孙惠蔚，字叔炳，武邑武遂人，小字陀罗。自称六世祖道恭为晋长秋卿，从道恭到惠蔚世代以大儒传家。孙惠蔚十三岁时，粗通《诗》、《书》及《孝经》、《论语》；十八岁时，师从董道季讲《易》；十九岁，师从程玄读《礼经》及《春秋三传》。游历儒堂，在冀州一带相当出名。
太和初年(477)，郡中推举他为孝廉，对策于中书省。当时中书监高闾久闻孙惠蔚名字，称其英辩，因而与他交谈，推荐他为中书博士。转任皇宗博士。高闾承诏理定雅乐，孙惠蔚参预此事。等到乐定成，高闾上疏请召集朝中贵宦到太乐署，讨论是非。秘书令李彪自负才辩，在其中诘难，高闾让孙惠蔚与李彪辩论，李彪不能说服他。黄门侍郎张彝经常与他游玩相处，每逢上表陈疏论事，多参访于他。太和十七年(493)，高祖南征，上议告类之礼。等到太师冯熙逝世，孙惠蔚监护他的丧礼，上书请求让冯熙还没成年的儿子都穿成人的丧服。孙惠蔚与李彪以儒学相知，等到李彪官做到尚书，孙惠蔚仍为太庙令。高祖曾经从容地说：“道固既登龙门而孙惠蔚还沉秽地，朕常常觉得心中有愧。”孙惠蔚虽然久滞小官，但深深理解为官通塞之变，没有孜孜求官的愿望，儒者以此推崇他。
二十二年(498)，孙惠蔚侍读东宫。这以前七庙以平文为太祖，高祖议定祖宗，以道武为太祖。祖宗虽然确定下来，但庙中昭穆次序仍然未改。等到高祖逝世，附神主牌位于祖庙，当时侍中崔光兼任太常卿，认为太祖既改，昭穆应依次而易。兼御史中尉、黄门侍郎邢峦认为太祖虽改，昭穆仍然不该改变，于是立弹劾书章要追究崔光责任。崔光对孙惠蔚说：“这是礼制，而执法之人要弹劾我，我只有向硕学大儒求援来了。”孙惠蔚说：“您的意见深得礼制变化要旨。”很快写了封信给崔光，说明此事。崔光把孙惠蔚的信递交给宰相，于是召孙惠蔚与邢峦在官衙辩论得失，尚书令王肃又帮助邢峦，而邢峦最终还是理屈，弹劾的事就放下了。
世宗即位之后，孙惠蔚仍然在其左右教授经典，官职从冗从仆射迁升至秘书丞、武邑郡中正。孙惠蔚既入东观，看到典籍不周备，于是上疏说：“臣听说圣皇治世，必定赞扩经典，参天礼地，宪章典故，述遵鸿儒。所以《易》说：‘观乎天文以察时变，观乎人文以化成天下。’所以六经、百氏、图书秘籍，是承接上天之术，是治人的规范。所以温柔疏远，是《诗》、《书》之教；恭俭易良，是《礼》、《乐》之道。爻彖以一精一微为神，《春秋》以辞意为化。因此大训昭明于东序之堂，艺文光耀于麟阁之上。这些实在都是致太平的主要典籍，胜残的要道，乃是国家的灵基，帝王的盛业。安定政权，安抚百姓，调化风俗，都是依据它们吧？等到秦代毁弃学术，《礼经》绝迹。汉兴求访，典文渐举，先王遗训，灿然复存。到光武拨乱反正，日不暇给，而入洛一一的书仍只有二千余两(两，疑误)。魏、晋朝，尤其重视典籍，收亡集逸，九流典籍皆备。检视他们校集史篇，访购经论，纸竹所载，巨细无遗。为臣学识不足称为通儒，思虑不及绵远，徒循章句，片义不曾述立。而皇恩慈爱，照及愚陋，我得以任职秘书省，忝居承乏，职在掌书。而臣看观、阁旧典，先前没有确定目次，新故混杂，首尾不全。有的累重数十，没有的多年不誊写。或者有的篇第脱漏，始末残缺；有的文坏字误，谬误多烂相属。篇目虽说很多，全然不缺的很少。臣今天依照前丞臣卢昶所写的《甲乙新录》，打算修残补阙，损并有无，校正句读，制成定本，次第均写，永为常式。那些省中先没有的版本，广加推寻，搜求令足。然而经记书籍浩博，诸子纷论，部卷既多，章篇错误，不是一两名校书官，经过一些年的工作就可做完的。今请求让四门博士以及在京的儒生四人，在秘书省专门从事一精一校工作，参定字义。如果陛下同意，则会使经典文字允当正确，书籍定会大为丰富起来。”帝下诏同意。
又兼任黄门侍郎，迁任中散大夫，仍兼任黄门侍郎。很久以后，转为正黄门侍郎，代崔光为著作郎，他非文史之才，没有撰述，只自披其传注数行而已。迁任国子祭酒、秘书监，仍掌史事。延昌二年(513)，朝廷追赏他的侍讲功劳，封枣强县开国男，食邑二百户。肃宗初年，出任平东将军、济州刺史。还京后，除任光禄大夫。魏朝初年以来，儒生大多仕途潦倒，孙惠蔚最为显达。他先单名蔚，正始年间，在宫内侍讲，夜晚论述佛经。皇帝听了很舒服，下诏让他加上“惠”，号称“惠蔚法师”了。神龟元年(518)卒于任上，时年六十七岁。朝廷赐给他帛五百匹，赠大将军、瀛州刺史，谥称戴。