建国前

　　1927年入开封两河中学读书，两年后转入开封河南艺术学校。

　　1930年，就读并毕业于北平华北大学艺术系，攻国画，受业于于非闇、赵梦朱、李苦禅等教授。

 　　1933年毕业后回原籍。

 　　1938年，在天津从师陈少梅先生学习绘画艺术并确立北宗山水的绘画风格。

 　　1948年，在徐州举办首次个人画展。

解放后

　　1953年，参加解放后首届全国美展。作品《山居图》、《南山翠屏》等，经齐白石先生介绍，同年参加中国画研究会。

 　　1954年，应聘沈阳故宫博物馆、北京荣宝斋、北京故宫博物院临摹唐、 宋、元、明历代绘画作品。至今这些作品在上述单位仍替代原作向公众展出。

 　　1958年到太原山西艺术学院任教，不久因病辞职。

 　　1960年，任教于吉林省艺术学院国画系，其间系统总结北宗山水画论并完成新技法在作品中的实际应用。

 　　1972年，参加北京饭店国画绘制工作。

退休生活

　　1975年退休。

 　　1985年11月，任聘中央文史馆馆员，父子同为中央文史馆馆员至今只有孙墨佛、孙天牧先生。

 　　1986年，出版《孙天牧北派山水画谱》，开北宗山水技法论述之先河。

 　　1987年，孙墨佛、孙天牧书画馆在济南成立，孙天牧先生任名誉馆长。

 　　1990年出版了《孙天牧北派山水画谱》。

 　　1992年，孙天牧画展在青岛、烟台、莱阳展出。

 　　1992年3月在青岛举办了孙天牧北派山水画展，其中既有他的近期作品，又有部分早年仿古之作，从中可以欣赏到北派山水各种不同的风格。这些优良的传统技法今天已鲜为人知，幸而在孙天牧笔下得到继承和发扬，这是他对我国绘画艺术的一大贡献。

出版展览

　　2003年，孙天牧先生的作品由荣宝斋出版社出版发行。著名书法家、文物鉴赏家、国学大师启功先生亲自为此书作序，并题写书名《孙天牧画集》。8月《光明日报》以整版图片文字报导《国画家孙天牧》。11月份中央电视台《星光灿烂》专题报导《北宗山水画大师孙天牧》。

 　　2004年，由中央文史馆、中国美术家协会联合主办的《孙天牧先生绘画生涯80周年作品展》于2004年8月3日至9日在北京中国美术馆隆重举行。人大副委员长何鲁丽及首都各界人士1000多人参加开幕式并向亲临现场的94岁孙天牧先生表示崇高的敬意。中央电视台新闻频道和中央电视台国际频道《华夏掠影》均对此作了追踪报导和专题节目。

 　　2005年，由中央文史研究馆、政协天津市委员会于2005年7月23日至28日共同主办的《国画大师陈少梅暨弟子孙天牧、冯忠莲、张慎言作品展》，在天津市“周、邓纪念馆”隆重开幕。95岁的孙天牧先生亲临现场并发表讲话。7月24日吉林卫视《回家》播放孙天牧先生专题。

 　　2006年，由中国文联、中华慈善总会、东方慈善书画院、广东中山市文化局主办、中山市《天人书院》承办的《中央文史研究馆孙墨佛、孙天牧父子馆员书画作品展》，于2006年1月15日在中山市天人书院隆重开幕。

 　　2006年，由天津杨柳青画社出版《孙天牧中国画作品选》。

 　　2006年，山东电视台公共频道9月24日在《大师》栏目里分两集报导了《国画家孙天牧》。2006年，继捐赠国家文物局《孙墨佛、孙天牧父子》书画精品之后，孙天牧先生又向中华慈善总会捐赠《孙墨佛、孙天牧父子》书画精品参加义拍。中华慈善总会9月授予孙天牧先生首批《慈善美术家》称号。

 　　2007年，９月新华出版社出版王景山著《画坛名家》对北宗传人孙天牧先生作了全面的介绍。同月，中央文史馆出版《孙墨佛、孙天牧父子书画馆藏品集》和《孙墨佛书法作品集》。

 　　2007年，10月10日山东省文联、省文史馆联合主办《孙墨佛、孙天牧父子书画馆》建馆20周年纪念活动。山东省政协副主席吴泽浩先生主持，国务院参事室党组成员、副主任陈鹤良先生和97岁中央文史馆馆员孙天牧先生出席开幕式并讲话。 全国文史研究馆抗震救灾书画捐赠98岁高龄的孙天牧馆员捐献自己的作品。

 　　2008年参展北京奥组委主办“古韵新风”全国文史研究馆迎奥运书画展。