北齊國子博士孫靈暉之子。十四歲時跟隨阜城熊安生學五經，通達概略，涉獵諸子、史書。擅長文章、談論豐美，博陵李德林很肯定他。十七歲時任北齊奉朝請，陽休之屬下開府行參軍。

隋朝建立，滕王楊瓚召他擔任文學，因為衣冠不整獲罪，流放防守江南。行軍總管宇文述召他主管軍中書簡。孫萬壽書生氣質濃厚，在軍中鬱郁不得志，作「遠戍江南寄京師親友」五言詩送給長安的友人，這首詩在當時流行，很多人把他寫在牆壁上。

後來回歸，十數年不得任用。601年（仁壽元年），豫章王楊暕召他為長史。604年（仁壽四年）楊暕封為齊王，孫萬壽為齊王文學。當時，諸王屬官很多被族滅，孫萬壽內心不安，稱病辭職。很久之後，擔任大理司直，在官任上去世，享年五十二歲。《文集》10卷流行于世。