防部第五研究院和第一设计部副主任，第七机械工业部第一研究院第一设计部副主任、高级工程师，第七机械工业部第五研究院副院长、院长，航天工业部副部长、研究员，航空航天工业部副部长。长期从事导弹、卫星的设计和研制工作，是中国试验同步通信卫星的总设计师。在文化大革命时期，中国人造卫星计划早期负责人赵九章、钱骥受到冲击，孙家栋被任命为卫星计划技术总负责人。1970年4月24日，“东方红一号”发射成功。1971年，“实践一号”卫星发射成功（任总体设计师）。1975年，中国第一颗返回式遥感卫星发射成功（任总体设计师）。