2007年墨尔本世界游泳锦标赛，孙杨首次参加世界大赛，在男子400米自由泳和男子800米自由泳两个项目的预赛中均被淘汰。

2008年北京奥运会，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，孙杨夺得男子4x200米自由泳接力冠军，以及男子1500米自由泳冠军，以14分35秒43的成绩打破亚洲纪录。

2011年上海世界游泳锦标赛，孙杨在男子800米自由泳比赛中获得个人第一块世锦赛金牌，同时在男子1500米自由泳比赛中，以14分34秒14的成绩夺冠，打破世界纪录。

2013年巴塞罗那世界游泳锦标赛，孙杨摘得男子400米自由泳金牌，在男子800米自由泳、男子1500米自由泳两个项目中成功卫冕。孙杨荣获2013年巴塞罗那世锦赛最佳男子运动员。

2014年仁川亚运会，孙杨以3分43秒23的成绩获得男子400米自由泳冠军。在男子1500米自由泳决赛中，孙杨成功卫冕，同时获得男子4x100米自由泳接力冠军。

2015年喀山世界游泳锦标赛，孙杨在男子400米自由泳和男子800米自由泳成功卫冕，成为第一位世锦赛男子800米自由泳三连冠获得者。

2016年里约奥运会，孙杨在男子400米自由泳决赛中以3分41秒68的成绩获得银牌；在男子200米自由泳决赛中他以1分44秒65的成绩成功夺冠，成为亚洲第一位男子200米自由泳奥运冠军。

2017年布达佩斯世界游泳锦标赛，孙杨在男子400米自由泳决赛中夺得冠军，实现三连冠；随后，在男子200米自由泳决赛中，孙杨以1分44秒39的成绩刷新亚洲纪录，获得冠军。

2018年雅加达亚运会，孙杨夺得男子200米自由泳、男子400米自由泳、男子800米自由泳以及男子1500米自由泳四个项目的冠军。

2019光州世界游泳锦标赛，孙杨在男子400米自由泳决赛中夺得金牌，豪取世锦赛400自四连冠，成为该项目历史第一人。随后，在男子200米自由泳决赛中，孙杨成功卫冕冠军。