孫桐崗決心以單人駕機自德返國的行動打破美國人林白創(chuàng)造的世界單飛紀錄。他在出席了德國國家民航學校畢業(yè)典禮的次日，即1933年6月26日拂曉，駕駛自費購置的一架德制木造雙座下翼klemml-26飛機“航空救國號”開始了他的歸國萬里行。途經(jīng)停留布拉格、維也納、貝爾格萊德、索菲亞、伊斯坦布爾等機場，過敘利亞、抵達巴格達，又向東經(jīng)伊朗、巴基斯坦飛抵加爾各答。后又經(jīng)停仰光、曼谷、金邊與河內(nèi)，終于飛回自己的祖國。于1933年7月23日下午5時許，抵達南京明故宮機場。全程14450公里，橫跨歐亞兩大洲，歷經(jīng)15國，共用28天，實際飛行16天，累計飛行時間135小時，平均航速107公里/小時。這是中國航空史上的壯舉。他打破了美國人林白單機自紐約直飛巴黎航程5760公里的世界紀錄，成為單機飛越歐亞兩洲的第一人。孫桐崗的成功，引起全中國的轟動，被譽為英雄而受到國人熱烈歡迎，當時報紙稱他為“東方林白”，杜月笙贈送飛機一架并以“鵬程萬里號”命名以示褒揚。

同年9月，他與陳文麟自上海環(huán)飛全國，10月到達濟南，完成全國飛行。后任國民政府航空委員會參事、南京地區(qū)空防司令等職。特別值得一提的是1945年8月23日下午5時，他以南京地區(qū)空防司令的身份，乘坐日本降將今井武夫的專機自芷江抵達南京明故宮機場，接洽日本正式投降事宜。

1991年11月，孫桐崗因病在美國南加利福尼亞州逝世，享年84歲。