孙毓溎出身名门，是体仁阁大学士两江总督孙玉庭的孙子，是江苏巡抚孙宝善的儿子。孙毓溎自幼好学上进，深受前辈影响，倾心致力仕途。得中状元后，授翰林院修撰、掌修国史。道光二十六年，出任云南学政。未及任即破格提为山西按察使。道光三十年，孙毓溎调任山西按察使。在任上协助总督林则徐处理事务。 咸丰元年（1851），召对称旨，孙毓溎出任江西吉安府。不久，转调为浙江按察使。而后，孙毓溎代理布政使。在任上积劳成疾。咸丰二年，他因病辞官，回归故里，闭门养病。太平天国义军在南京建都，朝中大学士贾桢上奏，举孙毓溎在山东乡里督办山东省团练。后孙毓溎赴京城医治疾病，卒于家中。

孙毓溎祖孙四代在朝为官，他的叔叔孙瑞珍、堂弟孙毓汶都官至尚书之职。不少家人身居要职。在乡里，家门之盛，无以相比。孙毓溎家族巍科显爵，堪称山左之冠。