首立战功

孙处年轻时意气用事。刘裕东征孙恩时，孙处仗义，高兴地随从作战，刘裕平定京都后，任命他为振武将军，封新夷县五等侯。义熙五年（409年），孙处在攻打广固的战役中，因首先登城而立下战功。

大败卢循

义熙六年（410年），卢循起兵作乱，孙处在石头城护卫营栅，防守越城、查浦，在新亭打败叛军。刘裕对孙处说：“叛军将败，应当先去摧毁他的老巢，使他在战败逃跑的时候，没有地方投奔，除了你没人办得成此事。”于是派遣孙处率领三千人，渡海袭击番禺。起初，叛军没有在海路设防，当孙处兵至东冲，距离番禺十多里时，城里人还不知道此事，卢循留守的战士尚有数千人，城池甚是坚固。孙处先烧毁船舰，尽力登上海岸，正逢天降大雾，军队从四面攻城，当天就攻克番禺。卢循的父亲卢嘏、长史孙建之、司马虞尫夫等人，乘小船逃往始兴。刘裕立即分派振武将军沈田子等人讨伐并平定始兴、南康、临贺、始安等岭外各郡。卢循往左里逃跑，但兵力还很强大，从岭南道路返回，袭击广州。孙处抗战二十多天，卢循才战败而逃，被杀死的叛军有一万多人。孙处追击卢循直至郁林，适逢生病而不能穷追，卢循才能逃向交州。

去世追赠

义熙七年（411年）四月，孙处在晋康去世，享年五十三岁。朝廷追赠他为龙骧将军、南海太守，封侯官县侯，食邑一千户。

义熙九年（413年），刘裕念及孙处的功劳，于是上奏表说：“孙处在岭南所立的功劳，已经蒙受朝廷的褒扬封赠。臣更考虑到卢循积恶十二年，占领了全越之地。如果他的根据地没有拔除，战败后有投奔的地方，再招集剩余的党羽，仍然能成为祸患，如何能孤军远征而深入敌境，正让皇上操心。可是孙处航海万里，不惜丧身洪流，像波激电闪一样，即日迅速到达，就一下子平定南海，摧毁叛军的巢穴，使卢循进无可依，退无可据，只得乘小船远窜。用不上一个月时间，就歼灭了妖人凶徒。要论扫平叛军的功劳，实在以孙处的功劳最大。往年对他的封赠，还不能算是优厚。以臣愚见，应当再将一州封赠，就用他的本号，也许可以使孙处的忠诚与功勋不致湮没无闻，而辛劳的下臣更加奋勉。”于是朝廷再赠交州刺史，仍保留过去已追赠的龙骧将军称号。