2015年9月,,孫穎莎進入國家二隊。2017年1月20日,,孫穎莎入選女子乒乓球一隊,。
2017年6月14日,2017年國際乒聯日本公開賽,,在女單資格賽第一輪的較量中,,孫穎莎4-0完勝中國臺北的黃郁雯,這是中國隊00后小將在正式大賽中的首場勝利,。
6月17日,,在女雙決賽中,陳幸同/孫穎莎對陣韓國的田志希/梁夏銀。陳幸同/孫穎莎在先丟兩局的情況下3-2逆轉擊敗田志希/梁夏銀,,獲得本屆日本公開賽的女雙冠軍,。6月18日,在女單決賽中,,孫穎莎4-3戰(zhàn)勝陳夢奪冠,。6月25日,2017年國際乒聯巡回賽中國公開賽,,在女單決賽中,,孫穎莎1:4不敵丁寧,最終收獲女單亞軍,。
9月24日,,2017年國際乒聯奧地利公開賽,在女雙決賽中,,陳幸同/孫穎莎3-2擊敗日本的組合橋本帆乃香/佐藤瞳奪冠,。2017年12月,世界青年乒乓球錦標賽,,孫穎莎在女團,、女雙、混雙,、女單四個項目的比賽中勇奪三金,。中國女團在決賽中3:1戰(zhàn)勝日本女團奪得首金;女雙決賽中石洵瑤/孫穎莎4-3錢天一/王曼昱勝出奪冠,女單決賽中,,孫穎莎以4-3戰(zhàn)勝王曼昱奪冠,。
2018年5月27日,國際乒聯世界巡回賽香港公開賽,,在女子雙打中,,孫穎莎/陳幸同3:0戰(zhàn)勝陳可/王曼昱奪冠。2018年7月21日,,2018年韓國乒乓球公開賽混雙決賽,,王楚欽/孫穎莎以1-3不敵朝韓組合張宇鎮(zhèn)/車孝心,無緣冠軍,。
8月6日,,孫穎莎入選第十八屆亞運會中國體育代表團名單。2018年8月28日,,在印度尼西亞舉行的雅加達亞運會乒乓球女團決賽中,,由朱雨玲、陳夢,、王曼昱,、陳幸同,、孫穎莎組成的中國隊以3-0戰(zhàn)勝朝鮮隊奪冠 。
8月30日,,混雙決賽,,王楚欽/孫穎莎4-2戰(zhàn)勝林高遠/王曼昱奪冠,這是中國隊參加亞運會以來獲得的第十個混雙冠軍,,這也是中國隊在亞運會乒乓球比賽中,,第四次以包攬冠亞軍的方式拿到混雙金牌。10月11日,,第三屆青奧會,,在女單決賽中,孫穎莎以4∶1戰(zhàn)勝平野美宇奪得冠軍,。
10月16日,,在混合團體決賽中,孫穎莎/王楚欽以2:1戰(zhàn)勝日本隊張本智和/平野美宇奪得冠軍,。
2019年4月24日,,在布達佩斯世界乒乓球錦標賽中,孫穎莎以4比1淘汰日本選手伊藤美誠,,晉級女單16強 。4月25日,,孫穎莎以4比0淘汰朝鮮的車孝心,,晉級女單8強。4月26日,,在女單1/4決賽中,,孫穎莎2比4不敵王曼昱。
4月28日,,孫穎莎/王曼昱4比2逆轉戰(zhàn)勝日本組合早田希娜/伊藤美誠,,獲得女雙冠軍,幫助中國隊拿下第五冠,,包攬本屆世乒賽所有項目的冠軍,。6月16日,在國際乒聯日本公開賽中,,孫穎莎以4:3戰(zhàn)勝劉詩雯,,奪得女單冠軍。
7月14日,,在國際乒聯澳大利亞公開賽中,,孫穎莎以4:0戰(zhàn)勝丁寧,奪得女單冠軍,。7月29日,,在全國乒乓球錦標賽中,,孫穎莎以4比0戰(zhàn)勝朱雨玲,奪得女單冠軍,。9月21日,,在2019年亞洲乒乓球錦標賽中,孫穎莎以3比0戰(zhàn)勝劉詩雯,,奪得女單冠軍,。
10月12日,在2019年國際乒聯德國公開賽混雙決賽中,,許昕/孫穎莎以3-1擊敗王楚欽/王曼昱獲得冠軍,。10月13日,女單決賽,,孫穎莎以4-1擊敗伊藤美誠奪得冠軍,。10月7日,2019年乒乓球世界杯團體賽中國隊參賽名單出爐,,孫穎莎入選,。
11月10日,在2019年乒乓球團體世界杯女團決賽中,,中國隊3-0戰(zhàn)勝日本隊,,獲得冠軍,這也是中國女隊獲得的九連冠,。
2019年11月24日,,在T2鉆石賽新加坡站女單決賽中,孫穎莎4-3戰(zhàn)勝伊藤美誠,,獲得女單冠軍 ,。
2020年3月7日,在2020年國際乒聯卡塔爾公開賽混雙決賽中,,王楚欽/孫穎莎1-3不敵日本組合水谷隼/伊藤美誠無緣冠軍,。