任武汉市经济体制改革委员会副主任，1987年2月任武汉市计划经济委员会副主任。1992年9月任武汉市汉阳区委副书记、代区长、区长。1993年3月，升任武汉市人民政府副市长。1993年7月至1997年7月，在武汉大学政治经济学专业在职研究生学习，获得经济学博士学位。1996年8月，孙志刚调任中共宜昌市委副书记、市长。1999年3月，升任宜昌市委书记、宜昌军分区党委第一书记，2002年4月起，兼任宜昌市人大常委会主任。2002年6月，在第八届中共湖北省委第一次会议上，48岁的孙志刚当选省委常委，晋升副部级。