孙思邈生于西魏大统七年（541年），自谓“幼遭风冷，屡造医门，汤药之资，罄尽家产”，孙思邈幼年嗜学如渴，知识广博，只是后来身患疾病，经常请医生治疗，花费了很多家财，于是，他便立志从医。
孙思邈少年好读，天资聪明，7岁的时候，就认识一千多字，每天能背诵上千字的文章，据《旧唐书》载，西魏大臣独孤信对孙思邈十分器重，称其为“圣童”。18岁时立志究医，“颇觉有悟，是以亲邻中外有疾厄者，多所济益”。到了20岁，就能侃侃而谈老子、庄子的学说，精通道家典籍，被人称为“圣童”，开始为乡邻治病。
隋开皇元年（581年年），见国事多端，孙思邈隐居太白山中。他一方面下功夫钻研医学著作，一方面亲自采集草药，研究药物学。他认真研读《黄帝内经》、《伤寒杂病论》、《神农本草经》等古代医书，同时广泛收集民间流传的药方，热心为人治病，积累了许多宝贵的临床经验。他从理论到实践，再由实践经验中提炼出新的医药学研究成果，以毕生精力撰成了医学著作《千金要方》和《千金翼方》。他在书中记录了八百多种药物和五千三百多条药方，记下了民间防病治病的丰富经验，集当时和前代医药学之大成，为中国中医药科学的发展作出了卓越的贡献。
北周静帝时，杨坚执掌朝政，召孙思邈任国子博士，孙思邈无意仕途功名，认为做高官太过世故，不能随意，固辞不受，一心致力于医学。
唐太宗即位后，召孙思邈入京师长安，见到他70多岁的人竟能容貌气色、身形步态皆如同少年一般，十分感叹，便道：“所以说，有道之人真是值得人尊敬呀！像羡门、广成子这样的人物原来世上竟是有的，怎么会是虚言呢？”太宗想授予孙思邈爵位，但被他拒绝了，仍回到乡间为民医病。
唐高宗显庆四年（659年），孙思邈又被接到帝都，拜谏议大夫，这次他虽留住在长安，但仍不愿当官。碍于情面就推荐了自己的徒弟刘神威，说徒弟好学，年轻有为，高宗就应允后立即安排刘神威进了太医院。
上元元年（674年），孙思邈年高有病，恳请返回故里。高宗特赐他良驹等物，还有已故的鄱阳公主的宅邸居住。当时的名士宋令文、孟诜、卢照邻等文学大家都十分尊敬孙思邈，以待师长的礼数来侍奉他。
孙思邈一生勤于著书，晚年隐居于故里京兆华原（今陕西省铜川市耀州区年）五台山（药王山年）专心立著，直至白首之年，未尝释卷。
唐永淳元年（682年），孙思邈与世长辞，享年142岁。留下遗嘱：要薄葬，不要焚烧那些纸扎的阴间器物，祭祀时不宰杀牲畜。他死后一个多月，颜色还和活着的时候一样，当抬他的尸体放入棺中时，给人的感觉就像抬的是空衣服一样。
孙思邈逝后，人们将他隐居过的“五台山”改名为“药王山”，并在山上为他建庙塑像，树碑立传。每年农历二月初二，当地群众都要举行庙会，以纪念孙思邈为中国医学所作出的巨大贡献。
《法喜志·卷二》载，孙思邈知识广博，深通庄、老学说，对佛教典籍也无所不涉，被佛教尊为药师佛化身。
《全唐文·卷四》载，唐太宗所作“赐真人孙思邈颂”。
宋徽宗敕封孙思邈为“妙应真人”，明清时期被尊称为“药王”。
伟哉，孙思邈！
