2014年，刚刚出道的孙怡主要担任平面和各时尚品牌的模特工作；同年，孙怡主演了黄尧执导的现代爱情片《欢·爱》，并在片中与郭晓冬演绎了一段萝莉与大叔之间的忘年之恋，而此片则入围了第32届圣丹斯国际电影节主竞赛单元[9]  ；

随后，孙怡参加了《芈月传》剧组与乐视网联合举办的“全民网络造星“活动，并最终脱颖而出与众多艺人共同出演了古装人物传奇剧《芈月传》，而她在剧中则饰演了芈月的侄女芈瑶一角[11]  ；同年，孙怡还与包贝尔搭档主演了青春爱情喜剧片《我的青春期》，并在片中饰演了清纯可人的女主角李春霞[12]  ；此外，孙怡还在与海清、陈思诚、朱珠合作出演的职场励志情感剧《大猫儿追爱记》中饰演了单纯善良的富家女同同。

2015年，孙怡出演了红色革命剧《暴风骤雨》；同年，孙怡还与张若昀、邓伦、张雪迎联袂主演了改编自同名小说的青春爱情剧《十五年等待候鸟》，并在剧中饰演了外形平凡却智商颇高的女主角黎璃[15]  ，而孙怡也因此赢得了更高的关注度与人气。

2016年3月，孙怡与韩东君搭档主演了革命热血剧《迷雾围城》，并在剧中饰演了温婉贤淑又高冷精明的女主角秦桑；随后，孙怡还因在《欢·爱》中的出色表现，连续摘得了第19届上海国际电影节亚洲新人奖最佳女演员 、第11届华语青年影像论坛年度新锐女演员的荣誉 ；同年，她还与钟汉良、马天宇合作主演了现代都市情感剧《凉生，我们可不可以不忧伤》[20]  。