孫傳庭自幼聰穎，成年後高大魁梧，武藝精湛，弓馬絕倫。萬曆四十七年（1619年）中進士，初授永城縣知縣。天启初年入京任職，為吏部驗封司主事，升稽勳司郎中，两年后因不满魏忠贤专政，弃官回乡。崇禎八年（1635年）秋，孫傳庭返职，任驗封郎中，後改順天府府丞。
崇禎九年（1636年）三月，请缨任陝西巡撫，負責剿滅闖軍。传庭在榆林建军，号为秦軍（秦兵）。此时洪承畴正与李自成战于陕北，卢象升调任宣大总督后，闖軍首领闯王高迎祥自湖广复出，来到陕西，欲自汉中進攻西安。传庭领秦军镇守，高迎祥无法攻克，遂意图自子午谷入，直逼西安。传庭料之，在子午谷的黑水峪以逸待劳，激战四天后，高迎祥溃败，後被俘，送往北京处死，而其外甥李自成繼任闖王。崇禎十一年（1638年）李自成在潼關南原被洪承疇與孫傳庭設伏擊潰，帶著殘部十七人往陝西商洛山逃亡。明軍情勢大好，然而清军在此時攻入长城，崇禎帝急調洪承疇與孫傳庭回京防禦，李自成大難不死。
孫傳庭與農民軍鏖戰多年，屢建戰功，卢象升战死后，孙传庭代任其职，但因與楊嗣昌等人不和，頗受抑制。崇禎十二年（1639年），楊嗣昌彈劾孫傳庭假裝生病請求卸任，崇禎帝怒，把孫傳庭囚獄。
〈雁門尚書行·序〉吟
獨身橫刀，
衝賊陣以歿。
從騎俱散，
不能得其屍。
柿園一役後，復社詩人吳偉業以為孫傳庭陣亡所作崇禎十三年（1640年），李自成移军河南，時河南大饑，史載：饥民“惟恐自成不至”，“從自成者數萬”。崇禎十五年（1642年），李自成第三次圍攻開封，崇禎帝想起孫傳庭，把他從獄中釋放，起用為兵部右侍郎，奉命兵援汴梁。不久孫傳庭代替汪喬年為陝西總督，斬殺跋扈的賀人龍，接著傳庭又轉戰河南之地，連戰連勝，李自成遂向冢頭寨（在今南陽境）轉移，途中大量拋棄財物，明軍競相爭奪而亂陣，賊返兵而擊之，此役“天大雨，糧不至，士卒采青柿以食，凍且餒，故大敗”[3]，造成了「柿園之敗」。明軍是役損失將校70餘人及步騎數千。传庭敗歸陝西，計守潼關。
崇禎十六年（1643年）五月，朝廷命孫傳庭兼督河南、四川軍務，隨後升為兵部尚書，改稱督師，加督山西、湖廣、貴州及江南、北軍務，兵部侍郎張鳳翔進言「孫傳庭所有皆天下精兵良將，皇上只有此一付家當，不可輕動」[4]。崇禎帝不從。孫傳庭不欲倉促出戰，可是在朝廷的催逼下，傳庭頓足嘆曰：「奈何乎！吾固知往而不返也。然大丈夫豈能再對獄吏乎！」，不得已在八月親率白廣恩、高傑等部10萬人出師潼關，同時檄左良玉西上，總兵陳永福、秦翼明分別將河南與四川兵互爲犄角。九月，孫傳庭大軍至汝州（河南郟縣）進逼襄城，然天降大雨七日夜不止，久雨道路泥濘，糧車不能前行，孫傳庭不得已還軍迎糧，留陳永福為後拒。前軍既移，後軍亂，遂兵敗，李自成一日内追杀四百里，直指孟津，明軍四萬餘人戰死，損失大量兵器輜重。十月初，李自成攻克潼關，總兵白廣恩、陳永福投降李自成。李自成以十萬軍圍攻孫傳庭，孙传庭向渭南撤退，十月初三，孫傳庭戰死，時年51歲。崇祯却认为他诈死潜逃，没有给予追赠或荫官。同年十月，李自成攻破西安。孙夫人张氏率孙家二女三妾投井自杀，年仅八岁的幺子孙世宁被一老翁收养。《明史》稱：“傳庭死而明亡矣。”
清乾隆八年《重修宝丰县志·卷五·兵燹》记载，崇禎十六年，大明督師孫傳庭所統領的官軍，在攻下寶豐城後，以「為賊固守」為由殺光城中居民[5]，共有數千士兵和居民被官兵屠殺[6]。
