長大後通過科舉考試，先後任鄜州洛交縣尉、洛州澠池縣尉等職，後奉調進京，任右拾遺，成為唐高宗和武則天重要的近臣和助手。後又任鳳閣舍人，鳳閣、鸞台、夏官三司侍郎，左台御史大夫、朝散大夫守太子中允等官職，從宮中要職轉為朝廷重臣。公元700年，孫行因病死於洛陽，時年60歲，葬於邙山。（據謝志東《藥王孫思邈究竟活了多少歲》）
大周故太子中允孫公志文並序
鸞台給事中徐彥伯纂文
昔叔敖以陰德陽報,入相郢都；仲謀以英氣偉才,奄有吳國。世濟乎美,克生民儁。公諱行,字元一,太原中都人也。曾祖融,瑚璉之器,降洗馬之榮；祖孝冰,寥廓其心,紆割雞之政；父思邈,曩在唐運,肅簪梁苑,身居魏闕之下,志逸滄海之隅。公清情雅韻,不因近習,爽心真骨,得之自然。年甫孩抱,巳不好弄,迨於巾冠,尤難□犯。凜凜然,昂昂然,雖高松負雲,騏驥歷塊,不能過也。好讀書,富詞彩,亡篋能記,下筆不休。調露中應岳牧舉,對策甲科,敕授鄜州洛交縣尉。尋丁父憂去職。服闋,補洛州澠池縣尉。屢棲邦佐,未展□庸,擢此下僚,登於近侍。敕授右拾遺,入侍青蒲,出居丹掖。鄰密勿之地,處諫爭之曹。鼎飪儜和,□公側席。俄丁母艱去職,再居苫塊柴毀骨立逾禮之酷,時論哀之。曾未半期,有制權奪,仍復舊位。公載踐階□,多懷謇諤,綠函青紙,亟奉清閒；樞論密詞,□留稿本。尋降敕曰:“右拾遺孫行,履識清雅,學涉優長,久侍軒犀,載效忠謹,宜加寵授,擢掌絲言,可鳳閣舍人內供奉”,尋而即真。嗚呼!良玉蘊石,孰掩其耀,美才具體,終不後時,公銜□帝謩,飛翔禁掖。提赤牙之翰,組織主絲；步文石之階,抑揚朝寀。嘗攝鳳閣、鸞台、夏官三司侍郎,左台御史大夫,司禮卿,洊灑皇波,歷升榮貫,鏘金拖黻,為世所榮。時望苑開扉,春朝養德,天子有命,宮列俟賢,即授公朝散大夫,守太子中允。欽奉紫綸,肅延朱襮。踐蒼莨之徑,簪舄□輝；步速迭之階,衣冠竦望。嗟乎,今年在巳,鄭康成之有夢,本命暨辰,管公明之長往,以久視元年十一月七日遘疾,終於道化里之私第,春秋六十。即以其年臘月十六日遷窆於合宮縣之北邙山,禮也!子淑等,龔承遺誡,謹擇不毛,棺周於身,斂以時服。揚經十卷、嘗聞漢坂之塋；呂覽八篇,復起邙山之葬。其酩曰:
於鑠夫子,誕膺門慶。體實清虛,心維雅正。懷抱經史,抑揚辭令辭令。如彼蘅蕙,載搖其芬；如彼鷖鶴,翱翔白雲。負茲重寶,□待明君。雞署凝閟,龍閨赫敞。鐄鐄若人,利有攸往,帝言粉飾,宮寀弘長,瀲□驚波,人生幾何?芝焚可嘆,□露遄歌。野暗風疾,山寒哭多,親賓此地,□淚松阿。
