孫云鑄出身于書香門第，父親在清末中過秀才，民國時期又攻讀法律，并從事工商業，思想務實、開明，這為孫云鑄從小接受新思想、新文化提供了家庭環境。1910年他來到南京上中學，并于1914年畢業后，考入天津北洋大學預科。1916年轉為本科，學習采礦。1918年轉入北京大學地質系，1920年為該系首屆畢業生。畢業后，他留校做助教，同時兼任農商部地質調查所古生物研究室的科研工作。1926年前往德國哈勒大學學習，并于1927年獲理學博士學位后回到祖國。孫云鑄從德國留學回國后，任北京大學地質系古生物學教授。1935年，他前往歐美考察，1936年回國任廣州中山大學訪問教授。1937年以后，他擔任西南聯大地質地理氣象系主任。抗日戰爭后，任北京大學地質系主任。1950年兼任全國地質工作指導委員會委員；1952年擔任地質部教育司司長；1955年兼任地質部礦產研究所副所長；1960年出任地質部地質科學研究院副院長。
身為我國古生物學和地層學的開拓者之一，孫云鑄在古生物和地層學方面成就卓著，特別是在三葉蟲古生物學和寒武紀地層學、古生物學與地層學理論、地質學史等方面的研究做出了重要貢獻。因此，他曾享有“孫寒武”的美名。
三葉蟲在6億年前的寒武紀開始出現，它歷經整個古生代的漫長生物發展過程，在22億年前的二疊紀末滅絕，是節肢動物門的一個綱。它是古生代，特別是寒武紀留下的大量對鑒定和研究地層地質年代很有價值的“標準化石”。在廣泛的地質調查和研究的基礎上，孫云鑄填補了我國在該領域的部分研究空白。他在1924發表的《中國北方寒武紀動物化石》和1931年發表的《中國中部和南部奧陶紀三葉蟲》以及1935年發表的《中國北部上寒武紀之三葉蟲化石》這3部研究三葉蟲的學術專著，再加上相關的學術論文，所有這些研究成果為中國古生物學和寒武紀地層學的研究奠定了理論基礎。其中，孫云鑄所著的《中國北方寒武紀動物化石》是作為《中國古生物志》的第1號第4冊出版的，它不僅是我國學者公開發表的第一部大型古生物學專著，而且在我國古生物學發展史上具有劃時代的歷史意義。在他的論文和專著中，分析和研究了三葉蟲化石數十個屬，100多個種。孫云鑄發現、描述和建立了18個新屬，86個新種，其中屬于晚寒武世的新屬12個，新種53個，且全部是標準化石，特別是方頭蟲、蒿里山蟲和長山蟲均為上寒武鳳山階和長山階的標準帶化石。上述研究工作，使他對我國晚寒武世三葉蟲化石和地層分布做了詳盡而透徹的論述。
在考察和研究三葉蟲的同時，孫云鑄還研究了寒武紀地層學，尤其是生物地層學，在發表的《關于中國寒武紀地層界線問題》一文中，他全面論述了我國寒武紀的頂、底界及內部的界線，并第一次提出了寒武系的地層系統。
1949年后，孫云鑄在三葉蟲古生物學和寒武紀地層學研究的研究領域，不斷開拓創新，取得新的理論突破。50年代在《寒武紀下界問題》這篇公開發表的論文中，他指出我國寒武系與震旦系之間存在不整合問題，寒武系內產三葉蟲等明顯的化石，應列為古生界的第一系；中國的寒武紀海侵是由南向北推進的，因而寒武系的下界應為饅頭頁巖與景兒峪灰巖之間。60年代他在《中國寒武紀地層劃分問題》這篇重要的論文中強調，由于寒武系含有顯著的生物化石群，所以古生物界的底界應為寒武系的底界，并指出按中國實際情況將古生界分為三個系。
在長達半個世紀的科學探索生涯中，他將主要時間和精力放在三葉蟲和寒武紀地層的科考、分析和論證上，先后開創性地提出了寒武紀地層劃分方案，建立的階名、化石帶絕大部分為地質學界所繼承。
作為我國最早開展古生物、地層學研究的專家，孫云鑄的科研內容和對象是多方面的，其中他在其他門類化石和其他時代的地層的研究中取得的重要成果，受到國內外同行的關注和好評。
早在1931年，孫云鑄在其“中國的含筆石地層”的論文中，系統準確地描述了中國下古生界的含筆石地層的上下順序和橫向分布與對比。這篇中國第一篇總結分析含一個門類化石的地層分布的學術論文，受到學術界的好評。不久，孫云鑄又出版了《中國奧陶紀與志留紀的筆石》，這是中國地質專家撰寫的第一部筆石專著，他在專著中將筆石概括為7族，12屬，43種，大大豐富了我國在該領域的認識廣度和深度。
頭足動物化石和珊瑚動物化石，是他同期研究的兩個重要方面，并取得豐碩成果。1935年孫云鑄便指出衛德金氏尖棱菊石是晚泥盆世佘田橋階的標準化石；兩年后，他發現山東濟南的山東內角石屬是中國最古老的全殼亞目化石；1939年孫云鑄又在廣西建立劉氏假腹菊石和假提羅菊石屬是上二疊統最高層位的標準化石的學說，具有重要的地層學意義。1958年在《湖南上泥盆紀珊瑚化》這部專著中，他描述珊瑚化石6屬20種，包括2個新屬，1個新亞屬，15個新種。早在1936年，他發表了研究棘皮動物的論文《芒刺海林檎化石在中國的發現》，這是中國專家首次發表有關棘皮動物物化石的學術文章。
20世紀40年代中后期，他對其他地層學問題的研究集中在對云南區域地層的劃分、對比工作上。為此，孫云鑄先后發表了《云南的志留紀地層》、《云南的泥盆紀地層》、《云南古生代地質問題》等學術論文，從而建立起云南地區古生物地層系統。新中國成立后，在孫云鑄與常安之共同發表的《南嶺粵中區里阿斯統地層的劃分與對比》中，科學地論證了廣東開恩地區的金雞含煤地層屬濱海淺海相沉積，上與中侏羅統呈不整合接觸，下與上二疊統呈假整合接觸；肯定了南嶺里阿斯期海侵方向自西南向東北，并可能越過南嶺；將金雞含煤地層大致對比于歐洲的下侏羅統中部的辛涅繆爾階和普林斯巴階；指出瑞替階屬于下侏羅統里阿斯階；否定南嶺無煤論，指出應在古陸邊緣找煤，這對緩解“北煤南運”意義重大。
從20世紀20年代到60年代，孫云鑄在古生物學與地層學理論的研究方面做出了重要成績。1928年他根據中三疊統上部所產鋸菊石類化石的口緣和住室特征，認為這類生物適應于碳酸鹽巖石地淺海環境，并研究了鋸菊石類動物的生存方式。該理論成為習性古生物學、功能形態學和古學的經典著作。
他在地層古生物學和生物地理學研究方面取得的新進展有：在1959年發表的《從古生物混合群組合論中國古生代各系間的界線》這篇論文中，孫云鑄指出“混合生物群”問題，即不同時代的生物化石往往出現在同一層中，造成地層時代的確定困難。在此基礎上，他認為“灣灣統動物群應歸于上寒武統，五峰頁巖動物應歸入上奧陶統，妙高山層動物群應歸于上志留統，五通砂巖動物群應歸于上泥盆統，馬平灰巖動物群應歸于上石炭統，合山層動物群應歸于上二疊統之上部”。1962年，孫云鑄在《海侵的基本概念與問題》一文中，闡述了海侵的基本概念；分析了與海侵相關的問題；探討了中國古生代各個紀海相動物群和生物地理區的劃分及其演變，為中國生物地理學的研究開創了新天地。
在從事地層、古生物研究的同時，孫云鑄還開展了大地構造的考察和研究。在1945年發表的《早古生代中緬地槽的范圍與特征》一文中，他認為云南西部和緬甸北部、西部的強烈褶皺造山帶，在早生代為一狹長的地槽，后來下古生界呈線形褶皺，巖漿頻繁活動，具有優地槽的特征。該文成為云南區域地質、大地構造的研究和特提斯海槽的理論基石。
身為地質教育工作者，孫云鑄在數十年的辛勤耕耘中培養出一大批專業人才。他在教學工作中注重結合我國地質科學發展的現實和需求，重視理論學習與實踐的結合，不僅開設古生物學、地層學、地史學課程，還在我國首開中國標準化石課程。新中國成立后，他把教書育人的經驗總結為“嚴、選、放、行”四個字，即嚴格要求，善選尖子，大膽放手，躬行實踐。他的許多學生已成為我國地質學領域的棟梁之材。
孫云鑄還擔任了許多學術和社會團體的工作職務。1929年中國古生物學會成立，孫云鑄當選為第一屆理事長，并分別在1945、1955、1961年度被選為理事長。孫云鑄也是中國地質學會的創始人之一，曾歷任該學會書記、理事、常務理事、副理事長、理事長。1948年，他當選為國際古生物學會副主席。1958年，他被選為蘇聯古生物學會名譽委員。他是第二、三四屆全國政協委員，第三屆全國人大代表。
幾十年中，孫云鑄院士為了科學事業，為了祖國的發展和人民的利益忘我地工作，為祖國的古生物學、地層學和地質學教育事業做出了杰出的貢獻。
主要論著
1YCSun，Contributions to the Cambrian Fauna of North China，PalSinica，serB，1924，1(4)：1～109，plsⅠ—Ⅴ.
2YCSun，Cambrian，Ordovician and Silurian of China，ⅩⅣe Congres Geologique International，Espagne，1926，Compte Rendus，1927：725～734.
3YCSun，Mundsaum und Wohnkammer der Ceratiten des Oberen Muschekalk s，Leipzig，Verlag von Max Weg，1928.
4YCSun，Ordovician Trilobites of Central and Southern China，Pal Sinica，serB，1931，7(1)：1～47，plsⅠ—Ⅲ.
5YCSun，Ordovician and Silurian Graptolites of China，PalSinica ，serB，1933，14(1)：1～71，plsⅠ—Ⅶ.
6YCSun，The Upper Cambrian Trilobite Faunas of North China，Pal Sinica，serB，1935，7(2)：1～93，plsⅠ—Ⅵ.
7YCSun，Lower Ordovician Graptolite Faunas of North ChinaPalS inica，serB，1935，14(2)：1～20，pls１—Ⅱ.
8YCSun，Sino-Brumese Geosynclines of Early Palaeozoic Time with Special Referenc to Its Extent and Character，BullGeolSocChina，1945，25：1 ～8.
9YCSun，The Pacific—A Main Centre of Dispersal of Early Palaeozo ic Life (Abstract)，International Geological Congress，Report of the Eighteenth Session，Great Britain，Part Ⅹ，p26，1948.
10孫云鑄，關于中國寒武紀地層界線問題，中央研究院地質研究所叢刊，第8號， 1948：323～330。
11孫云鑄、張席禔、郝詒純、楊遵儀、徐仁、周明鎮，古生物地史學，地質出版社，1955。
12孫云鑄，寒武紀下界問題，地質學報，1957，37(3)：231～239。
13YCSun，The Upper Devonian Coral Faunas of HunanPalSinica，new serB，1958，8：1～28，plsⅠ—Ⅺ.
14孫云鑄，從古生物混合群組合論中國古生代各系間的界線，地質論評，1959，1 9(3)：99～102。
15孫云鑄、常安之，南嶺粵中區里阿斯統地層的劃分與對比，古生物學報，1960 ，8(2)：133～154。
16孫云鑄，中國寒武紀地層劃分問題，地質學報，1961，41(3～4)：285～289。
17孫云鑄，海侵的基本概念與問題(著重討論中國古生代各紀動物群及其分區)， 地質學報，1963，43(2)：99～115。
