1910年（清宣統(tǒng)二年）3月10日，孫殿卿生于黑龍江省哈爾濱市。

1925年（民國十四年），考入哈爾濱市立第三中學(xué)學(xué)習(xí)。

1928年（民國十七年），暑期到北京求學(xué)，先考入北京匯文中學(xué)高中理科學(xué)習(xí)，第二年暑期考入北京大學(xué)理學(xué)院預(yù)科。

1930年（民國十九年），孫殿卿考上北京大學(xué)地質(zhì)系，師從李四光教授。

1935年（民囯二十四年），孫殿卿畢業(yè)于北京大學(xué)地質(zhì)系，獲學(xué)士學(xué)位。畢業(yè)后在前中央研究院地質(zhì)研究所從事地質(zhì)研究，并長期擔任李四光的助手，直至李四光1971年逝世。

1949年1月，孫殿卿在前中央研究院地質(zhì)所工作的許杰、趙金科、孫殿卿、張文佑、吳磊伯等人遵照李四光的意向，組成趙金科任主席，孫殿卿任副主席的護院委員會，抵制了國民黨南京政府企圖將前中央研究院遷往臺灣的計劃。南京解放后，他參加了前中央研究院軍事管制委員會，擔任工作組組長，協(xié)助人民政府和解放軍管理地質(zhì)研究所。

1950-1957年，在原中國科學(xué)院地質(zhì)研究所工作。

1956年，在柴達木預(yù)測首先鉆出工業(yè)油源。

1960年，孫殿卿發(fā)表了《從構(gòu)造體系的觀點探討中國石油的普查和勘探遠景》，指出中國廣大的疆域，特別是中國東部及瀕臨太平洋廣大地區(qū)、中國西部地區(qū)的找油遠景的方向。

1978年，孫殿卿任中國地質(zhì)科學(xué)院副院長、地質(zhì)力學(xué)研究所所長。

1984年，孫殿卿《地質(zhì)力學(xué)概論》英文版的出版。

1985年，到河北遷西、遵化指導(dǎo)研究生野外實習(xí)并作野外地質(zhì)考察。

1986-1990年，開展了國際地質(zhì)對比計劃250項目。

1996年，第30屆國際地質(zhì)大會上組織“地質(zhì)力學(xué)工程穩(wěn)定性評價、礦田構(gòu)造及礦產(chǎn)預(yù)測方面的應(yīng)用”學(xué)科組報告與討論。

2004年，親自指導(dǎo)《全球構(gòu)造體系圖》的編圖工作，病重期間在病床上仍念念不忘此項工作。

2007年6月10日8時10分，在北京逝世，享年98歲。

孫殿卿曾任地質(zhì)力學(xué)研究所副所長、所長，中國地質(zhì)科學(xué)院副院長，中國地質(zhì)學(xué)會常務(wù)理事、副理事長，地質(zhì)力學(xué)專業(yè)委員會主任、第四紀冰川地質(zhì)專業(yè)委員會主任等職，是中國民主同盟會盟員，第三屆全國人民代表大會代表，第五、六屆全國政協(xié)委員。

孫殿卿學(xué)術(shù)成就歸納起來主要有三點：對地質(zhì)力學(xué)理論和方法的完善和發(fā)展、運用地質(zhì)力學(xué)理論在柴達木盆地取得重大油氣突破直至充實完善發(fā)展李四光提出的全國戰(zhàn)略找油指導(dǎo)思想以及對中國第四紀冰川地質(zhì)學(xué)研究的貢獻。

20世40年代，系統(tǒng)填繪了廣西1/25萬地質(zhì)圖，對區(qū)域不整合、構(gòu)造格架、第四紀冰川遺跡等進行了詳細的劃分和鑒別，成為中國區(qū)域地質(zhì)調(diào)查的開拓者之一。

20世紀40年代初期，他首先發(fā)現(xiàn)了廣西西北地區(qū)及架橋嶺東坡的第四紀冰川遺跡。60年代同有關(guān)同志一起提出了許多冰川流行的確據(jù)。如：北京西山隆恩寺冰溜面等。在李四光中國冰川四分方案基礎(chǔ)上，他提出中國第四紀可劃分為六個亞冰期，第四紀下限約在340萬年左右的見解，并建議用冰川氣候?qū)W的觀點來劃分第四紀地層。這些對深入研究第四紀以來中國自然環(huán)境的演變和人類棲息環(huán)境及開發(fā)第四紀資源等都具有重大作用。

20世紀50年代發(fā)現(xiàn)柴達木盆地大油苗及反“S”型控油構(gòu)造體系，1956年指導(dǎo)并打出工業(yè)油流，確認了柴達木油氣區(qū)。1980年發(fā)表“關(guān)于中國第四紀冰川地質(zhì)研究”，進一步豐富、完善了中國第四紀冰川地質(zhì)學(xué)研究體系。1960年發(fā)表“從構(gòu)造體系觀點探討中國石油普查和勘探遠景”，所指出的找油方向基本得到驗證。

20世紀50年代在柴達木預(yù)測，首先鉆出工業(yè)油源；60年代對全國油氣的預(yù)測，也大都得到證實。他的《構(gòu)造體系及其應(yīng)用》榮獲國家科委科技進步二等獎。

孫殿卿對柴達木盆地的油氣地質(zhì)規(guī)律和找油勘查的突破，做出了突出的貢獻，他從構(gòu)造體系與油氣分布規(guī)律提出中國油氣地質(zhì)勘查戰(zhàn)略部署意見，總結(jié)了構(gòu)造找油的詳細步驟，繼承并發(fā)揚了李四光的學(xué)術(shù)思想。早在建國初期，先生急國家急需，以先找油區(qū)，后找油田的指導(dǎo)思想，帶領(lǐng)一批青年學(xué)子到祖國西北邊陲荒漠的柴達木盆地進行以找油為主的石油地質(zhì)調(diào)查研究，發(fā)現(xiàn)了水鴨子墩大油苗，確認了柴達木盆地具有生、儲、蓋的地層系統(tǒng)。發(fā)現(xiàn)、鑒定了一批具有運聚儲油的構(gòu)造系統(tǒng)，從而確定了柴達木盆地是一個很有遠景的油區(qū)，一系列“S”型和反“S”型等構(gòu)造型式，是尋找油氣田的有利構(gòu)造。從20世紀50年代至今的石油地質(zhì)勘探成果證明，孫殿卿先生等的見解是符合實際的、成功的。孫殿卿先生1960年發(fā)表了《從構(gòu)造體系的觀點探討中國石油的普查和勘探遠景》，指出了中國廣大的疆域，特別是中國東部及瀕臨太平洋廣大地區(qū)、中國西部地區(qū)的找油遠景和方向，經(jīng)過40余年的油氣普查與勘探，基本上得到了驗證。在科學(xué)的春天到來之際，孫殿卿先生又一馬當先再論《從地質(zhì)力學(xué)看中國石油資源遠景》，進一步明確了地質(zhì)力學(xué)的找油指導(dǎo)思想和找油步驟，分析了中國油區(qū)及油田構(gòu)造基本特征，指出了中國中新生代油區(qū)和古生代沉積區(qū)的找油方向以及如何運用地質(zhì)力學(xué)方法在所指出的找油區(qū)去找尋油田等，在指導(dǎo)中國油氣勘查中發(fā)揮了重要作用。通過實踐，他系統(tǒng)總結(jié)了在中國尋找油氣的步驟和具有中國地質(zhì)理論特色的方法。此外，對其它礦產(chǎn)的預(yù)測和工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)等領(lǐng)域，也總結(jié)出一套比較系統(tǒng)的方法，在地質(zhì)工作中起了重要指導(dǎo)作用。根據(jù)構(gòu)造體系控制礦產(chǎn)分布規(guī)律的論點，預(yù)測了若干隱伏礦床的存在部位。

20世紀90年代主編的《地質(zhì)力學(xué)的方法與實踐》系列專著，把地質(zhì)力學(xué)理論體系、工作方法和實踐應(yīng)用研究推進到一個新的階段。

組織領(lǐng)導(dǎo)了《地質(zhì)力學(xué)方法與實踐》這一巨大的理論總結(jié)工程，完成了七部地學(xué)系列專著和《全球構(gòu)造體系綱要圖》，從而把地質(zhì)力學(xué)的理論、方法和實踐推進到一個新階段，成為地質(zhì)力學(xué)發(fā)展的新的里程碑。仍親自指導(dǎo)《全球構(gòu)造體系圖》的編圖工作。

孫殿卿1963年至1966年，他受李四光委托舉辦全國地質(zhì)力學(xué)進修班。前后共三期，他親任班主任并授課。共培養(yǎng)出160余人，他們多已成為各個時期地質(zhì)工作的骨干。此外, 他還帶出一批博士后、博士和碩士，為地質(zhì)教學(xué)、科研和生產(chǎn)單位培養(yǎng)出一批專業(yè)人才，其中有人被選為中國科學(xué)院院士。他還和有關(guān)同志把地質(zhì)力學(xué)的理論和方法介紹給煤炭、冶金、水電等部門，對礦產(chǎn)普查、勘探和預(yù)測以及工程、環(huán)境等地質(zhì)工作起了重要作用

馬宗晉：中國科學(xué)院院士，中國地震局地質(zhì)研究所原所長，孫殿卿的第一個研究生。

苗培實：中國地質(zhì)科學(xué)院研究員，原地質(zhì)力學(xué)進修班第一期學(xué)員。

曾問渠：地質(zhì)力學(xué)研究所研究員，原地質(zhì)力學(xué)進修班第二期學(xué)員。

1950年，他獲得中國地質(zhì)學(xué)會趙亞曾獎。

1978年，獲得國家自然科學(xué)一等獎、二等獎。

1995年，獲得李四光地質(zhì)科學(xué)獎榮譽獎。

2001年，獲得國家圖書獎等多項獎勵。

執(zhí)著不懈，創(chuàng)新發(fā)展中國的地質(zhì)科學(xué)；重視實踐，在地質(zhì)實踐中結(jié)碩果；老驥伏櫪，耕耘不止；培養(yǎng)后生，誨人不倦；追求進步，愛國敬業(yè)。（中國地質(zhì)調(diào)查局王寶才副局長評）

孫殿卿院士的一生是辛勤耕耘的一生，是不斷追求進步和科學(xué)探索的一生，他一生為地質(zhì)科學(xué)的發(fā)展和國民經(jīng)濟建設(shè)作出了重要貢獻。他畢生為發(fā)展地質(zhì)力學(xué)學(xué)科和確立中國第四紀冰川的存在而奮斗，是中國地質(zhì)力學(xué)和第四紀冰川地質(zhì)學(xué)的研究發(fā)展的領(lǐng)導(dǎo)者、組織者、實踐家。先后發(fā)現(xiàn)了柴達木盆地冷湖油田和中國東部第四紀冰川遺跡，做出了重要貢獻。孫殿卿院士為人正直，光明磊落，嚴于律己，寬以待人；學(xué)風(fēng)嚴謹，重視實踐，開拓進取，勇于創(chuàng)新；淡薄名利，一生清廉。他的業(yè)績和作出的貢獻人民將永遠銘記。在先生百年誕辰之際，我們深切懷念他！（中國地質(zhì)科學(xué)院評）