孫思邈熱愛醫學，淡泊名利，拒絕入朝為官，邊行醫邊吃藥。他去過陜西的太白山和鐘南山，山西的太行山，河南的嵩山和四川的峨眉山。廣泛收集有關方劑、方藥、用藥的知識，為後世藥學研究留下了寶貴的財富，所以人們尊稱他為藥王。
據說孫思邈擅長陰陽，推臺階，巧解數字。於親自收集藥物治病。他多年來孜孜不倦地收集民間驗方和秘方，總結臨床經驗和前人醫學理論，為我國古代醫學和藥物學的發展作出了重要貢獻，所以他無愧於“藥王”的稱號。借鑒《黃帝內經》臟腑理論，在《千金方耀》中首次提出了以臟腑寒熱虛為中心的雜病分類及辨證論治。張仲景整理研究《傷寒論》後，將傷寒歸類為12，提出了15傷寒禁忌，受到後世傷寒學家的高度重視。
孫思邈收集了東漢至唐代的諸多醫學理論、方劑、用藥、針灸等經驗教訓，以及上鉤、食療、指導、按摩等諸多養生方法，撰寫了30卷珍貴方劑，分232支，接近現代臨床醫學的分類方法。書中收錄方劑5000余首，方劑種類繁多，內容豐富，既有辨證論治等醫學理論，也有內科、外科、婦科、兒科等臨床學科。不僅涉及排毒、急救、養生、食療，還包括針灸、按摩、指導、呼吸。它是中國最早的醫學百科全書。從基礎理論到臨床學科，理法方藥齊全。壹個是古籍記載，壹個是民間單方。
廣泛吸收各方面的長處，雅俗共賞，有適當的輕重緩急，今天。許多內容至今仍有指導作用，具有較高的學術價值，是中醫學發展中具有特殊代表性的巨著，對後世醫學特別是方劑學的發展有明顯的影響和貢獻；它對日本和韓國的醫學發展起到了積極的作用，的確是中國傳統醫學的寶貴財富。
孫思邈的《千女兒的翅膀》共30卷，近3000件，屬於他晚年的作品，是對《千女兒的翅膀》的全面補充。全書分189支，記載藥物800余種。書中內容涉及本草、婦女、傷寒、兒童、滋補、滋補、中風、雜病、瘡癰、色脈和針灸等。尤其是治療傷寒、中風、雜病、疔瘡癰。值得壹提的是，該書收錄了晉唐時期已失傳於民間的《傷寒論》，僅構成九卷或十二卷，成為唐代唯壹的傷寒論研究著作，對《傷寒論》的保存和傳播起到了積極的推動作用。
孫思邈壹生都非常重視醫德的培養。他在《千金要方》壹書中，列舉了兩篇文章:大醫之學，大醫之誠。這是我國最早的、比較完整的醫德文獻專著，是壹部集高尚的醫德與高超的醫術於壹身的醫德規範。他指出:大醫治病，須心平氣和，無欲無求，先顯大悲，誓以靈救苦。萬壹有人來求援，不要問他是窮是富，是老是少，是不是討厭友好的朋友，是不是中外，是不是愚智，是不是俗，這壹切都像是他至親的思念。切不可瞻前顧後，操心吉兇，保命。看到他的苦惱，如果妳也有，那是深深的悲哀。不要回避危險和邪惡。妳壹天到晚忽冷忽熱，饑腸轆轆，疲憊不堪，壹心節省，無心作任何努力。這可以做壹輩子的大醫，卻是壹個有精神的賊。醫生的身體又來到了病友之家，再續前緣無處不在，不要東張西望；絲竹補耳，無似娛；珍貴的羞恥和反復的推薦，食之無味；看看盧和陳，看看有沒有什麽。老公是醫生的方法，不要調侃，不要說戲謔，不要說是非，不要說人，不要炫耀自己的名聲，不要毀了醫生，不要以自己的德行為榮。壹不小心治療了壹個病，他就會趾高氣揚，臉上帶著病容，卻又壹副自信滿滿的樣子。他叫大話西遊，這個博士發育的極其好。
這幾句話已經顯示了孫思邈高尚的醫德。他那種強烈而樸素的救死扶傷的人道主義精神，在當時和現在都值得學習和提倡。
在臨床上，孫思邈特別重視婦科和兒科疾病的診治。在他自己的醫學著作中，他詳細描述了婦女的特殊疾病和幼兒的護理。
相傳，有壹天孫思邈外出行醫，看到有送葬的隊伍過來。他在路邊停下來觀看，突然攔住他喊道:等壹下！等壹下！殯儀員認為他瘋了，想除掉他。他說:裏面的人還沒死呢！這是怎麽回事？他們說:別瞎說了，人已經死了。
女方老公哭著說，我老婆結婚十年了，壹直沒有孩子。懷孕壹年多，昨天感覺胎動，難產死了。
孫思邈說:人死了，血液會凝固。看棺材下面滴血。壹個人怎麽會死？大家壹看，確定有壹條細細的血絲往外流，就把棺材打開了。只見壹個女人臉色黃得像紙壹樣，腹部很高，胯部滲出血來。
孫思邈告訴大家不要擔心。他試了試病人的鼻息和脈搏情況後，拿出三根銀針，壹根紮人，壹根紮中間，壹根紮桿子。縫了三針後，孕婦很快就會醒過來。
於是他們把孫思邈當成了神仙，壹起跪下磕頭。孫思邈把他們叫醒，給他們吃了治療疾病的良藥。結果病人回去順利生了個大胖娃娃。
故事雖然誇張，但充分體現了孫思邈高明的醫術和獨到的眼光。
孫思邈將道家內修理論與醫學、衛生學相結合，將養生作為醫學內容。人們認為，人到老年時，身體特征、生理和病理都發生了變化。想要長壽，必須註意飲食起居。在《千金要方》的第壹篇序言中，他特別強調，老年人不要吐得遠，走得快，聽得重，看得重，坐得近，站得起，躺得下。寒而衣先，熱而解先。不想極度饑餓就吃，不要吃太多；不想多喝，又不想多喝，與導、行氣、補室之術相結合。
對人體衰老過程和表現、心理特征和變化，以及老年病、保健、醫療等方面有全面的觀察和深入的分析。認為老年人應從事適合老年人特點的活動，如理氣、按摩、引導、行氣、散步等，從而豐富了道教內修的內容和方法，探索出道教的服藥成仙法。認為服仙丹成仙是壹種神聖的方式，雲淡風輕，不知如何登高。但他以煉丹為制藥手段，目的是救急。
《千金方耀》和《千金方毅》影響較大，被譽為中國古代醫學百科全書，起到了承漢魏、繼宋元的歷史作用。兩本書出版後，備受世人矚目，甚至飄洋過海，廣為流傳。在天寶、萬智、田明、永嘉和寬正年間，日本出版了數以千計的珍貴藥方，其影響可見壹斑。孫思邈死後，人們把他隱居的五臺山改名為王耀，並在山上為他建了壹座寺廟雕像。每年農歷二月初三，當地人都會舉行廟會，紀念孫思邈對中醫的巨大貢獻。廟會持續了半個月，四面八方的遊客前來參觀悼念。