并攻下通州，升任大都督府副使。后随徐达北伐，攻破元大都，后带领三万部队镇守燕山。当时扩廓占领居庸关窥视北平，徐达则对部下说“北平有孙兴祖，不用担忧。”于是率领大部队进攻太原。洪武三年，后跟随徐达北征，激战身亡。朱元璋悼念他，封其燕山侯，谥忠愍，配享通州常遇春祠。此后，中书省因汪兴祖俸禄事入奏，朱元璋听到兴祖，感事伤情，于是命令给孙兴祖家以月俸禄。其长子孙恪继承武德卫指挥使，后升任都督佥事。洪武二十一年，跟随蓝玉北征至捕鱼儿海。后论功封全宁侯，后平乱四川和荆楚叛乱，驻兵沔阳。二十五年，晋升太子太保。后因为