1931年5月，孙孝菊出生于辽宁盖州，因家境贫寒，只上了6年学。1948年9月，孙孝菊参加铁路工作，在齐齐哈尔站先后担任广播员、连结员、车号员。1951年，孙孝菊到东北工学院附属工农速成中学学习；同年4月，到齐齐哈尔铁路分局调度所学习行车调度；5月开始担任调度员，指挥行车。

上世纪50年代初，孙孝菊在工作中虚心学习，深入现场，和机车乘务员、车站值班员一起研究改进调度工作方法，使调度指挥工作更加接近实际。她利用“飞条子”“插红旗”等方法组织劳动竞赛，宣传和推行原苏联的先进经验——“扎果尔科调度法”和“苏德尼果夫调度法”，大大推动了“满载超轴”的进程。

从齐齐哈尔到北安线路要经过一个“凸”字形地段，被称为“多拉快跑”的运输瓶颈。孙孝菊深入现场，设计出一套闯坡方案：上坡之前，给机车加满煤和水，高提手把，大开气门，利用机车自身动力进行极限闯坡。紧接着，孙孝菊又对方案加以改进：当货车快到“凸”坡时，从道岔开来一辆补机从后面助推。利用孙孝菊的方案，机车司机们前闯后推，双管齐下，创造出超轴2900吨、日安全行走700公里的纪录。

当年，齐齐哈尔铁路分局管内线路还都是单线，孙孝菊运用科学的调度指挥方法，组织开行直达列车，不甩不挂，车流高效运转。她从铁路运输整体出发，参照“扎果尔科调度法”，和车站、机务段签订了联系合同，这样一来缩短了列车停留时间，增加了牵引定数，为国家节省了大量资金。1952年5月1日，《人民日报》以《她为什么能学好苏联经验》为题，详细介绍了孙孝菊的事迹。

在“满超五运动”中，以孙孝菊名字命名的调度法迅速传遍了中国铁路调度部门，调度部门工作者努力向孙孝菊学习，而孙孝菊本人亦被评为全国铁路劳动模范。1952年9月，孙孝菊参加了全国铁路劳模代表大会。

从1953年起，孙孝菊连续当选第一、二、三届全国人民代表和全国妇女联合会第二、三届执行委员。1953年4月，作为全国妇联第二届执委，孙孝菊进京参加了全国第二届妇女代表大会。4月19日下午，全体妇女代表来到中南海，受到党和国家领导人的接见。

此后，孙孝菊还出国参加过五一国际劳动节观礼和世界妇女大会。

1954年后，孙孝菊到北京铁道学院附属中学学习，1957年7月毕业后调到沈阳铁路局，先后担任大连铁路分局人民监察室监察员、大连站站长助理、沈阳站客运主任及副站长、沈阳铁路局总工会保险生活部部长、沈阳铁路局生活处处长等职。