2006年，孙艺洲上海戏剧学院毕业之后考入上海话剧艺术中心成为一名话剧演员。2008年在话剧《捕鼠器》中出演男主角屈洛特，是一名疯狂的杀人凶手。2010年在为纪念曹禺诞辰一百周年而演出的经典大戏《雷雨》中担纲出演男主角周萍。2010年—2011年，在话剧《钱多多嫁人记》中出演男主角许飞，该剧从实现了从小剧场到大剧场再到全国巡演的三级跳，在票房和口碑的双丰收。

2006，参演了由刘涛、邵兵主演的电视剧《魔剑生死棋》，在剧中饰演箭隐。这是他毕业之后参演的第一部电视剧。

2008年，出演了韦正执导的都市爱情喜剧《爱情公寓》，在剧中饰演男主角之一的吕子乔。《爱情公寓》于2009年8月由江西卫视黄金档首播。其后的《爱情公寓2》、《爱情公寓3》、《爱情公寓4》分别于2011年、2012年、2014年首播。

2011年，与安以轩主演了由陈铭章执导的电视剧《全民公主》，这是孙艺洲第一次担纲男一号，该剧于2013年7月在东方卫视黄金档播出

2012年，在《爱情是从告白开始的》中饰演男一号欧皓辰，该剧于2012年8月由安徽卫视等三家卫视黄金档联播。

2013年，孙艺洲参演了由刘诗诗、吴奇隆主演的电视剧《步步惊情》，在剧中饰演“康司瀚”一角。该剧于2014年4月22日由浙江卫视黄金档独播。

孙艺洲的妻子曹晓雯为上海音乐学院老师，曾经饰演过《黛玉传》晴雯，《蓝色档案》苏眉等角色。孙艺洲和妻子曹晓雯是上海戏剧学院表演系2002级同班同学，两人从大一开始谈恋爱，并于2009年9月9日正式结为夫妻。