1931年5月，孫孝菊出生于遼寧蓋州，因家境貧寒，只上了6年學。1948年9月，孫孝菊參加鐵路工作，在齊齊哈爾站先后擔任廣播員、連結員、車號員。1951年，孫孝菊到東北工學院附屬工農速成中學學習；同年4月，到齊齊哈爾鐵路分局調度所學習行車調度；5月開始擔任調度員，指揮行車。

上世紀50年代初，孫孝菊在工作中虛心學習，深入現場，和機車乘務員、車站值班員一起研究改進調度工作方法，使調度指揮工作更加接近實際。她利用“飛條子”“插紅旗”等方法組織勞動競賽，宣傳和推行原蘇聯的先進經驗——“扎果爾科調度法”和“蘇德尼果夫調度法”，大大推動了“滿載超軸”的進程。

從齊齊哈爾到北安線路要經過一個“凸”字形地段，被稱為“多拉快跑”的運輸瓶頸。孫孝菊深入現場，設計出一套闖坡方案：上坡之前，給機車加滿煤和水，高提手把，大開氣門，利用機車自身動力進行極限闖坡。緊接著，孫孝菊又對方案加以改進：當貨車快到“凸”坡時，從道岔開來一輛補機從后面助推。利用孫孝菊的方案，機車司機們前闖后推，雙管齊下，創造出超軸2900噸、日安全行走700公里的紀錄。

當年，齊齊哈爾鐵路分局管內線路還都是單線，孫孝菊運用科學的調度指揮方法，組織開行直達列車，不甩不掛，車流高效運轉。她從鐵路運輸整體出發，參照“扎果爾科調度法”，和車站、機務段簽訂了聯系合同，這樣一來縮短了列車停留時間，增加了牽引定數，為國家節省了大量資金。1952年5月1日，《人民日報》以《她為什么能學好蘇聯經驗》為題，詳細介紹了孫孝菊的事跡。

在“滿超五運動”中，以孫孝菊名字命名的調度法迅速傳遍了中國鐵路調度部門，調度部門工作者努力向孫孝菊學習，而孫孝菊本人亦被評為全國鐵路勞動模范。1952年9月，孫孝菊參加了全國鐵路勞模代表大會。

從1953年起，孫孝菊連續當選第一、二、三屆全國人民代表和全國婦女聯合會第二、三屆執行委員。1953年4月，作為全國婦聯第二屆執委，孫孝菊進京參加了全國第二屆婦女代表大會。4月19日下午，全體婦女代表來到中南海，受到黨和國家領導人的接見。

此后，孫孝菊還出國參加過五一國際勞動節觀禮和世界婦女大會。

1954年后，孫孝菊到北京鐵道學院附屬中學學習，1957年7月畢業后調到沈陽鐵路局，先后擔任大連鐵路分局人民監察室監察員、大連站站長助理、沈陽站客運主任及副站長、沈陽鐵路局總工會保險生活部部長、沈陽鐵路局生活處處長等職。