孙桓是孙权的族侄，可谓天之骄子，史料记载，其长相英俊，博学多才，文武双全，几乎挑不出缺点，孙权非常喜欢他，夸赞为“宗室颜渊”，将他和孔子的高徒颜回相提并论。

219～220年期间，孙权为磨炼他，让其参与偷袭荆州之战。20多岁的孙桓，要直面蜀汉五虎上将之首关羽。然，他大获全胜，一战成名。《三国志·卷五十一·吴书六·宗室传第六》注引《吴书》载：“(孙桓)从讨关羽于华容，诱羽余党，得五千人，牛马器械甚众。”夷陵之战，24岁的孙桓，为安东中郎将，随陆逊一起抵抗刘备。陆逊火攻刘备大营后，孙桓在刘备后面紧追不舍，如不是山路艰险，差一点就俘获了刘备。对此，刘备逃出后特别提到“吾初至京城，桓尚小儿，而今迫孤乃至此也”（《三国志.卷五十一》载）。战后，孙桓以功拜建武将军，封丹徒侯。之后，孙桓被派去修筑横江坞，223年病逝，时年25岁。