2000年，孫大川出演由英達導演的《東北壹家人》飾演喬治張(張誌橋)。
2002年，孫大川出演由英達導演的《售樓處的故事》飾演包二爺。
2004年，孫大川主演的電視劇《關中女人》飾演金興龍，再壹次在山東衛視晚間檔熱力播出，這是繼2006年首播後該衛視再次強力推出該劇。 同年孫大川和著名演員寧靜在《魂斷樓蘭》劇中擔綱主角,孫大川分別飾演葉蕭和白碧。作為北京人藝後起之秀的孫大川這次在劇中同時飾演兩個角色。
2005年，由孫大川飾演的陳潢，演員杜淳、徐敏，龔若飛執導的《大河頌》是首部在中國電視劇史上以科學為主題，以真實的歷史事件承載厚重的人文追求，說明了尊重客觀的科學規律才是穩定發展的硬道理的科學大片。
2006年，由孫大川參演的電視劇《夢回春谷》飾演陳寶良，同孫逸飛，巍子，姚晨，柏寒***同出演。同年參演《飄落的紅絲線》由曾獲飛天獎及香港金像獎的黎式恒擔任總導演，孫大川在劇中飾演廖恒。
2007年，由王小康執導，李宗翰、楊雪、鄭萍及孫大川***同主演的《幸福裏九號》該劇講述了改革開放30年北京兩個普通家庭之間的故事，通過家長裏短反映壹個時代的變遷和大時代裏個人命運沈浮的故事。
2007年，由於庚庚執導，孫大川、王新軍、張蓓蓓、苗圃主演的30 集電視連續劇《離開軍營的日子》，孫大川劇中飾演王勇敢。
2008年，孫大川參演電視劇《大篷車》劇中飾演盧光才；同年參演由成科編劇並執導，孫大川、李佳璘、焦恩俊、楊梅、王剛等聯袂主演的電視劇《金融危機之迷情姐妹》劇中飾演陸會均。
2009年，《下南洋》是中央電視臺繼《闖關東》、《走西口》後又壹部中國反映近代史上人口大遷徙題材的電視連續劇，也是央視的“闖關東、走西口、下南洋”近代大移民三部曲中的最後壹部。由沈好放執導，俞智先，廉越編劇，孫大川、佟大為、黃聖依、張默、午馬、元華、童蕾、隋俊波等聯袂主演；同年孫大川、蔣欣主演電視劇《戈壁兒女》，本劇在敘述兵團第三代離開之後重歸父輩創業之地再發展的故事同時，立體地展示兵團上下三代多姿多彩的人物形象；全方位的描繪新時期西部大開發的紅火景象，孫大川飾演朱曉川。
2010年，孫大川飾演陳重，《摩西密碼》該劇以壹位旅居中國六十年的猶太老太太的回憶為線索，講述了抗戰時期發生在上海的壹段具有國際主義情結的英雄史詩；同年由孫大川、李琳，阿斯茹，吳京安，林永健，郭達主演的《媽媽的羅曼史》中飾演潘曉華，該劇講述了在特殊情況下產生情愫的壹段姻緣，卻因為種種陰錯陽差的故事惹出了壹連串剪不斷理還亂的恩怨是非。該劇已於2011年5月9日在江蘇衛視首播。
2011年，由孫大川、秦海璐、劉丹、劉雪華主演的《冬雪》劇中飾演嚴錚，本劇田原鴻、邱國強、蔣孝力聯合執導，啟用《流星花園》的編劇邊立民執筆；同年由孫大川、秦海璐、孫巖、曹海軍、王全有、修宗迪、張英主演《金陵秘事》是壹部以民國時期為故事背景的諜戰劇，樓健執導。
2014年，孫大川在《老爸靠譜》劇中飾演陳裕民，講述了原三江市十五中學校長領著兒子徐思齊和女兒徐丹霞，壹家被下放至樺北縣，由於雙安中學革委會主任黃二智的介入引起風波，將徐濤壹家引入壹系列錯綜復雜的關系和事件中；同年《今夜天使降臨》導演楊陽編劇並執導，孫大川、馬蘇、李小冉、劉濤、李晨、秦海璐、田征、阿楠、姜曉沖、鮑起靜等主演，該劇已於2013年7月31日在浙江衛視、深圳衛視和陜西衛視首播；同年參演由沈好放執導的電視劇《我們走在大路上》飾演範思利；
2014年，《我的兒子是奇葩》是由安徽廣播電視臺、浙江華誼兄弟影業投資有限公司聯合出品的壹部都市話題喜劇，由著名導演汪俊執導，孫大川、佟大為、關悅、徐百卉、郭家銘、蔡宜達等主演，劇中飾演胡潤北。同年，《幸福的季節》由知名導演沈好放潛心十年打磨，力求超越《貧嘴張大民的幸福生活》孫大川劇中飾演季儉。
2014年，《我為兒孫當北漂》是由《裸婚時代》主創滕華濤監制、林妍執導、溫蓉編劇，殷桃、塗松巖、等主演孫大川飾演許總。2015年4月16日登陸江蘇衛視黃金檔上星獨播 。
2015年，《武神趙子龍》是由浙江永樂影視制作有限公司等出品的古裝劇，由程力棟、國建勇 、袁英明執導，林更新、林允兒、金楨勛、孫大川等領銜主演。
2015年，《左輪手槍》是於敏執導的民國抗戰劇，由林永健、張晞臨、蔣欣、等主演.電視劇《左輪手槍》孫大川劇中飾演：許小刀 許大刀雙人物。
2015年，《新婚公寓》是由導演陳暢執導的當代都市喜劇，李佳航、李晟、田雷、管樂、張宇菲、郭家豪等聯袂主演。孫大川在電視劇《新婚公寓》飾演：盧大頭。
2015年，《我和我的小姨子們》該劇由著名導演成科執導，成孝湜編劇，劉佩琦、孫大川、馬睿、邢宇菲、傅藝偉、李依馨、陳思斯、趙麒等人傾情出演。
2015年，《靈與肉》是由寧夏回族自治區黨委宣傳部策劃發起，寧夏電影集團承制的電視劇，導演樓健執導，於小偉、孫茜、叢珊、尤勇、洪宇宙、林鵬、黃小蕾、孫大川聯袂出演。
2015年，《擒狼》由北京廣電影視傳媒有限公司等出品，該劇講述了四大匪幫組建“狼盟”禍亂壹方，精英小隊臨危受命前往“擒狼”。電視劇《擒狼》孫大川飾演：章世光。
2015年，《林海雪原》劇中演員孫大川飾演欒平外號“小爐匠”，是奶頭山許大馬棒的聯絡副官。負責奶頭山對外的所有聯絡工作，和楊子榮（李光潔飾演）之間有很多對手戲。