孙杨，出生于浙江体育世家，名字取自父母姓氏。父亲孙全洪毕业于上海体育学院，曾是安徽省体工队男子排球队运动员。母亲杨明曾是浙江女排主力。孙杨遗传父母运动天赋从小个子就很高。
1997年，孙杨的启蒙教练朱颖到孙杨所在的幼儿园选材，身高突出的孙杨被挑中，跟随朱颖教练学习游泳，后中途放弃。
1999年，孙杨父母带着孙杨再次参加了暑期游泳培训班，从此开始了游泳之路。
2003年，孙杨进入浙江省游泳队，被教练朱志根挑中。
2006年以“代训”身份进入国家队。不满15岁的孙杨在浙江省运会上独揽男子400米混合泳、男子200米自由泳、男子1500米自由泳三枚金牌。
2007年1月孙杨正式进入国家游泳队，每天训练量14-20公里。
2007年墨尔本世界游泳锦标赛，孙杨参加男子400米自由泳和男子800米自由泳两个项目，预赛遭到淘汰，这是孙杨首次参加世界大赛。
2008年北京奥运会，孙杨参加男子400米自由泳和男子1500米自由泳两个个人项目，并和队友参加男子4x200米自由泳接力比赛。孙杨在男子1500米自由泳中闯入决赛，以15分05秒12的成绩获得第八名。这是孙杨首次参加奥运会，也是他首次在世界大赛中闯入决赛。
2009年罗马世界游泳锦标赛，孙杨在男子400米自由泳预赛中遭到淘汰，但随后在男子1500米自由泳决赛中以14分46秒84的成绩摘得铜牌，这是孙杨在世界大赛中获得的第一枚奖牌。
2010年广州亚运会，孙杨先后在男子200米自由泳和男子400米自由泳比赛中摘得两块银牌。在男子4x200米自由泳接力决赛中，孙杨与队友合作夺得冠军，获得个人第一枚亚运金牌，同时帮助中国队打破了日本对该项目长达56年的垄断，首次在亚运会上摘得男子游泳接力金牌。在男子1500米自由泳决赛中，孙杨以14分35秒43的成绩夺冠，并打破亚洲纪录，将原有亚洲纪录提高了十秒之多，同时距离世界纪录只差不到一秒。