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，续《太宗实录》，兼修国史文馆词林，前后得赐物八百。又因另外奉敕修书，得赐彩七百段。唐高宗还曾作诗面让他和诗。咸亨元年（670年），因老病请求致仕，获准，皇太子派药藏丞蒋义隆在他家为他治病。咸亨二年