孙建伟于2001和2004年在南京大学化学系分别获得学士和硕士学位，于2008年从芝加哥大学获博士学位，并于2008-2010年间在麻省理工学院开展博士后研究。自2010年受聘为香港科技大学化学系, 历任助理教授、副教授，并于2019年晋升为正教授。

孙建伟教授目前主要从事有机合成方法学领域的研究工作，在有机小分子不对称催化、路易斯酸催化等领域进行了系统而深入的研究；同时也对有机合成中长期亟待解决的挑战性问题从新的角度探索新策略，提出独特的解决方案。曾获得多项学术荣誉，包括香港青年科学院院士、香港杰出青年学者奖、Asian Core Program Lectureship Award、Thieme Chemistry 杂志奖。