黄龙元年(229年)，孙权称帝，立孙登为皇太子。孙登多次劝谏孙权，对时政多有匡弼。镇守武昌时，处理政务谨慎得体。赤乌四年(241年)五月，孙登去世，年仅三十三岁，谥号宣太子。临终时上疏举荐贤才，希望孙权任用他们而使吴国昌盛。孙权看到奏章后悲伤不已，只要谈到孙登就流泪不止。
孙权希望孙登熟读《汉书》，以知晓汉代的历史，认为张昭对历史的研究有师承名家的根基(曾向白侯子安学习过左氏春秋)，多次向他请托，后来下令其子张休先听从张昭讲授，再回宫转授孙登。孙登接待他的属官时，并没有因为自己高贵而要求下属奉行严格的尊卑礼节，而是以平民的姿态与他们相处，例如和诸葛恪、张休、顾谭等一同坐车，或者睡在一起。
吴王国太傅张温认为中庶子一职是太子的左右臂膀，有辅佐太子的职责，应该任用有杰出才能的人担任，孙权听后就任用陈表等四人为中庶子。后来又因为陈表担任中庶子后，根据朝仪制度，必须时常穿戴官员的冠服入见太子，礼节过于繁缛。孙登于是让他们去除冠服，如同日常头戴裹巾入座即可。
公元241年(赤乌四年)五月，孙登逝世，时年三十三岁。临终前，孙登上书给孙权，提出了几项令国家安定和富强的建议，又推荐陆逊、诸葛瑾、步骘、朱然、全琮、朱据、吕岱、吾粲、阚泽、严畯、张承、孙怡等多位优秀的臣子，希望孙权能多加亲近任用他们以令吴国昌盛。孙权在得悉孙登亡故后才看到这篇表章，因此更加悲伤，谈到他都不禁伤心流涕。谥孙登为宣太子。 最初葬于句容，设置园邑依法奉守，三年后改葬蒋陵。