大利卡塔尼亚举行的2011年世界击剑锦标赛中，仅败在队友李娜之下勇夺女子重剑亚军。2012年，孙玉洁代表中国出战英国伦敦举行的奥林匹克运动会击剑比赛女子个人重剑赛事。最终，她在铜牌赛中以15比11击败韩国的申雅岚，获得铜牌。2016年，孙玉洁代表中国出战巴西里约热内卢举行的奥林匹克运动会击剑比赛女子重剑个人赛赛事。伦敦奥运会铜牌得主孙玉洁发挥欠佳，以10-15被韩国选手康映美爆冷击败，无缘16强。