孙俪的父母于1995年离婚，孙俪跟着母亲生活，而好的父亲在几年之后再婚，并生一女，取名孙艳。长春国贸看到有报道称，孙俪非常疼爱这个同父异母的妹妹，两人关系好，每年暑假妹妹都会来她家住一段时间，孙俪也喜欢带着妹妹一起出去旅游。妹妹的教育费用也一直都是孙俪承担，还将妹妹推荐给她当年的舞蹈老师那里学习跳舞。

早在孙俪出演《上海滩》时就带着妹妹进剧组客串，《恶棍天使》《甄嬛传》也均有妹妹参与演出。在《甄嬛传》中，妹妹曾出演“小玉娆”。

被问如果妹妹想往娱乐圈方面发展，是否会同意？孙俪表示，“我妹妹如果想当演员的话，我会给她推荐。因为她外表还可以吧，但她也知道作为一个演员内在比外表重要。”据悉，如今高中生的孙艳学习学习也非常用功，是全年级数一数二的学霸。