少爱武，无力习练。
稍长，租佃土地耕种或打短工，以后贩马为业，人称“孙马贩子”。
清末，列强侵入中国，盗贼蜂起，孙烈臣为黑山县新立屯王家看宅护院，后因与主人发生纠纷，转投黑山县北无梁殿砬子山贾府充任护院炮手。
1900年，沙俄趁中国爆发义和团运动、八国联军攻占北京之际，出兵东北。
盛京将军增祺被俄军威迫，仓皇出逃，落脚黑山县老河深屯孙烈臣表弟赵文清家中。
后由孙烈臣护送增祺到白土厂边门防御衙门避难。增祺任孙烈臣为军督堂戈什（即总督侍从武弁）。
继升中营帮带。复受清军统领朱庆澜赏识，晋升为绥靖营哨官。
旋任盛京巡防营前路巡防马队第四营管带、步队第三营管带。
1909年初，随奉天前路巡防队统领张作霖移师郑家屯（今吉林省双辽县），追蒙匪陶克陶胡、牙什、白音。
战后被罐升为奉天中、前两路帮统。
民国时期
1912年中华民国成立，清帝逊位，军政改组。
9月，奉天中路巡防队及前路巡防队合编为陆军第二十七师（师长张作霖），孙烈臣任该师步兵第五十四旅旅长。
12月，北京政府授孙烈臣陆军少将军衔。
1915年7月，全国各省军政长官易名，张作霖任奉天督军兼署省长，孙烈臣于10月获四等宝光嘉禾章。
1917年7月，张勋复辟，陆军第二十八师师长兼奉天军务帮办冯德麟参与其事，黑龙江督军兼省长许兰洲向复辟的薄仪致电称贺，通令省城齐齐哈尔商民悬挂龙旗，改用宣统年号。
复辟失败，黑龙江陆军骑兵第四旅旅长英顺与步兵第一旅旅长巴英额致电北京政府，宣布与许兰洲脱离关系，形成对峙局面。
孙烈臣被派往黑龙江省进行“调停”。
8月晋升为陆军第二十七师师长；同时，张作霖乘势夺取了冯德麟的兵权，自兼陆军第二十八师师长。
从此，奉天军权统一，孙烈臣成为“东北王”张作霖摩下第一员大将。
1918年5月，孙烈臣晋升陆军中将。
护法运动开始，奉军一部派赴湖南作战，孙烈臣任奉天湘东司令，率队直抵湘鄂。
6月，请辞奉军湘东司令。不久还师长沙，旋返天津，复翊辅京。9月，张作霖任东三省巡阅使。
同月
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