Sun adhère au parti communiste chinois en 1988. Il est nommé secrétaire du comité du parti dans le district de Shunyi en 2002, puis secrétaire général du comité du parti pour Pékin en 2006. Il occupe le poste de entre 2006 et 2009. Il est ensuite nommé chef du parti communiste de la province de Jilin, puis, en , de la ville-province de Chongqing. Depuis le du PCC, il fait partie du bureau politique du Parti communiste chinois. Sun Zhengcai, secrétaire du parti de Chongqing, considéré comme trop ambitieux, a été écarté de la scène politique en , accusé lui aussi de "grave violation à la discipline".