孙峻在他年少时就显现出骁勇果敢，精明强干，胆大刚决。孙权晚年时，孙峻升任武卫都尉，并任侍中。孙权临死前，孙峻受遗诏与诸葛恪、滕胤共同辅政，孙峻被封为武卫将军，都乡侯。
孙权死后不久，诸葛恪开始专权。建兴二年春(253年)，诸葛恪不听劝谏，执意劳师动众征调大军二十万出兵攻打曹魏，这一举动使他逐渐失去民心。另一方面，诸葛恪围攻合肥新城但久攻不下，军中爆发疾病，很多将士病倒，将领报告诸葛恪，但他认为是谎报，不予理会。直到曹魏趁势进兵，诸葛恪才撤军，但吴军已伤亡惨重，上下怨声载道。诸葛恪出征归来后，将先前选曹奏准任命的各衙署长官全部罢免，重新挑选。又更换宫廷守卫，任用自己的亲信，并整理军备，准备进攻青、徐二州。孙峻见诸葛恪民心渐失，与吴主孙亮密谋后发动政变，请诸葛恪赴酒宴，诸葛恪心中生疑，便剑履上殿。之后，孙峻以如厕为由，离开一阵，孙峻回来时，大喊：”我有诏书来制裁诸葛恪!“诸葛恪大惊，一时竟拔不出剑来，诸葛恪的心腹大将张约试图砍伤孙峻，反被砍去左手右臂。诸葛恪儿子闻讯，逃跑没有来及，被孙峻所杀。后灭诸葛恪三族。
建兴二年冬(253年)，孙峻诛杀诸葛恪后，升为丞相大将军，都督国内外军事，授予符节，封富春侯。同年，孙峻为巴结全公主孙鲁班，将废太子孙和迁移到新都居住，后派使者赐死孙和，孙和正妃张氏也随之自杀。
五凤元年(254年)，吴侯孙英密谋诛杀孙峻，因事情败露而自杀。次年，魏将毋丘俭、文钦反叛，与魏军交战于乐嘉，孙峻率领骠骑将军吕据、左将军留赞偷袭寿春，正好遇到文钦兵败来投，吴军就此撤回。同年，将军孙仪、张怡、林恂等想趁孙峻会见蜀汉使者时密谋诛杀孙峻，因事情败露，孙仪等自杀，受牵连被杀者数十人，其中包括朱公主孙鲁育。
太平元年(256年)，孙峻受文钦怂恿伐魏，派文钦和吕据、车骑将军刘纂、镇南将军朱异、前将军唐咨率军从江都进入淮、泗一带，以便占领青州和徐州。 孙峻和滕胤来到石头城为军队践行，孙峻看到吕据率领的军队部伍整齐，心生厌恶，借口心口疼痛离去。当夜做梦被诸葛恪的冤魂用剑击中，惊惧发病而死，后事托付给堂弟孙綝。
孙綝被吴景帝孙休诛杀后，孙峻的坟墓被刨开，殉葬的印章绶带被没收，棺椁被削薄后重新安葬。孙休又耻于与孙峻、孙綝同族，将二人族籍从族谱中削除，称之为“故峻、故綝”。