孙家沟组（Sunjiagou Fm）的时代属晚二叠世晚期。命名剖面位于山西宁武孙家沟。本组的主要同物异名有河北开平盆地的洼里组，北京西山的双泉组上部，山东的凤凰山组等。在华北地块东南部，自下而上可划分为三段：平顶山砂岩段、泥灰岩段及石膏钙核段。在山西太原一带为紫红色、灰紫色的泥岩，夹两层中细粒肉红色、紫红色长石砂岩，下部泥岩中夹几条蓝灰色泥灰岩条带，上、中部泥岩中含钙质结核，厚81.5米，与上覆刘家沟组及下伏上石盒子组均呈整合接触，局部地区超覆于上石盒子组不同层位上。孙家沟组含植物化石Rhipidopsis lobata Ullmannia aff bronnii组合；在山西柳林、临县,河南宜阳、济源等地发现植物化石30属44种，称Ullmannia bronnii Yuania magnifolia组合。孢粉化石以裸子植物（包括种子蕨）花粉为主，其中具肋双囊粉占优势，包括Cordaitina、Alisporites、Vitreisporites、Illinites、Protohaploxypinus、Taeniaesporites、Lueckisporites virkkiae和Jugasporites等；在平顶山一带，与孢粉化石一起出现的还有疑源类Baltisphaeridum等分子；在河南宜阳和永城，含海相双壳类Anthraconaia sp.、Abiella sp.、Pisidiidae、腹足类Planorbis sp.等；在河北峰峰、河南永城等地，含介形虫Panxiania、Darwinula等；脊椎动物化石产于山西保德孙家沟组顶部，有Shihtienfenia permica，山西柳林孙家沟组下部有Shansisaurus xuecunensis、Sanchuansaurus elaphrosis、Huanghesaurus liulinensis等，山西离石孙家沟组有Pareiasauridae cf sutosaurus、shihtienfenia permica等；在平顶山等地，本组第二段及第一段内均产腕足动物化石Lingula sp.。