孙思邈是一位勤奋好学，学识渊博，具有八十余年丰富经验的医学家。他首先继承古代医学遗产，如黄帝内经、《伤寒论》、《甲乙经》、《本草经》、《肘后备急方》中的各家学说，同时吸收名医名著之所长，花费很大精力，收集整理了民间的单、秘、验方和种药采药技术，以及国外传入的医药知识，在唐高宗永徽三年(公元652年)著成《备急千金要方》(简称千金要方)，以后又完成了《千金翼方》。这是两部很重要的著作，孙思邈在书中的自序里说：人命至重，贵于千金，一方济之，德逾于此，所以取名千金。
孙思邈突出的成就是集唐代以前医方之大成，对祖国方剂学的发展起了促进作用。孙思邈在《千金要方》中收集了医方达5300个，《千金翼方》中所收载的方子也有2000多个，其中不仅限于经文古方，还有俗说单方。这两部著作对后世影响很大，为唐代以后许多中医药书籍所引据，尤其《千金要方》被宋代林亿校订印后(1066年)，历代均有刻印，流传甚广。不但为我国医家所重视，对国外也很有影响，日本曾将其列为医学生的教科书。日本的《医心方》和朝鲜的《医方类聚》均以之为重要参考资料。
此外，孙思邈的贡献还有下列诸项：
孙思邈非常重视预防，强调『上医治未病之病，中医治欲病之病，下医医已病之。』积极提倡进行综合治疗，他认为有些疾病必须同时应用多种疗法才能获得较好的效果。
孙思邈对也很有研究，首创彩色经络穴位图，可惜没能流传下来。他在《千金要方》卷二十九---叁十及《千金翼方》卷二十六---二十八，计五卷，全是讲针灸，於是有人曾称之为《孙氏针灸经》。他还提出针、灸并施，针、药并用。
在药物学方面，他经由上山采药和大量临床实践，累积了丰富的采药和制药经验，并因此嬴得了『药王』的桂冠。列举了二百叁十二种药物的采集季节还介绍六百八十馀种常用药材，让人们随时采集，以备急需之用。