合壁宫。不久迁朝议大夫、司礼少常伯、囗车都尉。龙朔二年（662年），奏称：“八品、九品旧令着青，乱紫，非卑品所服，望令着碧。”当时未准，但后来诏从之。又授门下侍郎、知军国事囗囗囗兼囗囗台事囗正，三迁为中书侍郎，中书省改称西台后，官职改称西台侍郎。麟德元年（664年）十二月，被授同东西台三品，为实质宰相。但四个月后，他和同僚乐彦玮都被罢相。当年因事贬司礼少常伯。诏加中大夫。干封二年（667年），诏除少司成。总章元年（668年），皇太子亲临国子监，赐孙处约，绢六十。贞观以来，孙处约奉诏修北周史，