孙维世1921年出生于南溪，原名孙光英，曾用名李琳，革命先烈孙炳文之女。孙父是周恩来的早年朋友，1927年在大革命中牺牲时孙维世才五岁。维世兄妹在母亲任锐的艰辛抚养下长大。抗战爆发那年，她从上海到武汉八路军办事处，申请要去延安，可谁也不认识她。16岁的孙维世独自站在门口哭得很伤心。后来周总理回来了，他不但认了维世做干女儿，还一直把她带到延安。1939年周总理因手臂受伤要赴苏联治疗，孙维世得到毛主席的批准后也一起去了。她在苏联先后就读于莫斯科东方大学和国立戏剧学院，完成了五年戏剧导、表演艺术课程。1946年秋回延安，参加华北联合大学文工团，随军在陕、冀、晋活动。她导演的秧歌剧《一场虚惊》誉为解放战争时期优秀剧目之一。1950年，孙维世担任中国青年艺术剧院导演，同年九月，导演苏联戏剧《保尔.柯察金》。1952年执导果戈理名剧《钦差大臣》。1954年，导演契科夫名剧《万尼亚舅舅》，均显示了她导演艺术的卓越才干。与此同时，她参与中国儿童艺术剧院的建院工作。翻译和导演了苏联儿童话剧《小白兔》。是新中国儿童戏剧的开拓者之一。1954——1956年间，维世兼任中央戏剧学院导演干部训练班主任，翻译了大量苏联戏剧理论教材，如：米.戈尔卡柯夫《导演教程》等；翻译了哥尔多尼的名剧《女店主》、《一仆二主》作为训练班演出节目；培训了一批专业导演骨干。1956年夏，维世受命与欧阳予倩合作组建中央试验话剧院，并任副院长兼总导演。她导演的《黑奴恨》、《叶尔绍夫兄弟》等都是在导演艺术上富有创造性之作。1964年春，创作并导演了以大庆人演大庆人的话剧《初升的太阳》，这是新中国话剧史上专家与群众相结合的一次成功的艺术创造。此外，她还导演了《西望长安》、《大雷雨》、《汾水长流》等。维世曾任第一、二届政协委员、中国戏剧家协会第二届理事。

    林彪曾追求过孙维世，她是林彪一生中最喜欢的五个女人之一；康生曾给孙维世写过一封长信以示亲睐；维世作为俄语翻译，于1949年陪同毛泽东出访苏联，也因此被江青一直猜疑和忌恨。作为养女，维世一直同周恩来邓颖超感情非常好。1950年，她独自在西花厅为周、邓干爸干妈布置银婚纪念庆典。维世要嫁给金山，（金山是演员，曾混迹于上海十里洋场，似乎不大清白）周、邓虽然不同意，但也没硬拦，在她结婚时周总理特意让邓大姐带去一本《中华人民共和国婚姻法》当作贺礼。人们都明白，周总理是想给金山献上一个紧箍咒。1950年10月14日，维世与金山在北京青年宫举行的婚礼。维世经常到西花厅去，跟周、邓写过很多信，称周、邓为：亲爱的爸爸妈妈。

    江青及一些心怀忌恨的人，在文革中要将她往死里整。1967年12月，公安人员闯入孙维世家，先是以“特嫌”的罪名逮捕了她的丈夫金山，后把孙维世也送进了监狱。孙维世在牢房里一直戴着镣铐还经常遭到毒打。1968年10月4日被迫害死，停止呼吸时还戴着镣铐。