2007年，与刘佩琦、陈小艺共同主演电视剧《大工匠》，饰演敢爱敢恨的八级锻工杨老三; 同年主演吴宇森监制的电影《天堂口》，饰演天堂夜总会的老板洪哥。
2008年，主演谍战剧《潜伏》，饰演外表世俗圆滑但是内心坚强的共产党员余则成; 12月孙红雷参演的电影《梅兰芳》在全国上映，剧中他扮演梅兰芳的经纪人邱如白。
2009年4月，孙红雷主演的电视剧《潜伏》在北京卫视、东方卫视、重庆卫视、黑龙江卫视同时上星播出，该剧在北京卫视创下平均9.1%的高收视率，4月15日的收视率更是超过了14% ;6月主演的电视剧《人间正道是沧桑》在央视八套播出 ;9月凭借《潜伏》获得第27届中国电视剧飞天奖优秀男演员奖 ;12月孙红雷主演的电影《三枪拍案惊奇》在 全国上映，首周票房超过一亿 。
2010年3月，主演战国题材的电影《战国》，饰演战国时期的军事家孙膑;9月，参演拍摄冯小刚执导的爱情喜剧电影《非诚勿扰2》。
2011年，与古天乐、高云翔共同主演杜琪峰执导的警匪电影《毒战》，饰演禁毒总队队长张雷。 2013年9月13日孙红雷主演的电影《全民目击》在全国上映; 11月赴上海拍摄赵宝刚执导的电影《触不可及》 。
2014年1月，主演的电视剧《一代枭雄》在江苏、浙江、天津、东方四大卫视同步播播出;9月19日，主演的电影《触不可及》在全国上映。
老婆王骏迪
