1971年2月至1973年4月，在河南省滎陽縣當知青；1973年4月至1973年9月，任河南省滎陽縣丁店水庫干部；1973年9月至1976年9月，在武漢鋼鐵學院煉鋼專業學習；1976年9月至1980年9月，在武漢鋼鐵學院當教師；1980年9月至1983年9月，在上海財經學院工業經濟專業攻讀碩士研究生；1983年9月至1985年4月，在中南財經大學經濟研究所工作；1985年4月至1986年11月，任湖北省武漢市經委副主任；1986年11月至1987年2月，任湖北省武漢市體改委副主任；1987年2月至1992年9月，任湖北省武漢市計委副主任；1992年9月至1993年3月，任湖北省武漢市漢陽區委副書記、代區長、區長；1993年3月至1996年8月，任湖北省武漢市副市長；1996年8月至1999年3月，任湖北省宜昌市委副書記、市長(1993年7月至1997年6月，武漢大學政治經濟學專業在職研究生學習，獲經濟學博士學位)；1999年3月至1999年9月，任湖北省宜昌市委書記、市長；1999年9月至2002年4月，任湖北省宜昌市委書記；2002年4月至2002年6月，任湖北省宜昌市委書記、市人大主任；2002年6月至2002年8月，任湖北省委常委，宜昌市委書記、市人大主任；2002年8月至2006年9月，任湖北省委常委、秘書長，省直機關工委書記；2006年9月至2006年10月，任安徽省委常委；2006年10月至2010年12月，任安徽省委常委、常務副省長；2010年12月至2013年3月，任國家發展和改革委員會副主任、黨組成員兼國務院醫改辦主任；2013年3月至2015年10月，任國家衛生和計劃生育委員會副主任、黨組副書記兼國務院醫改辦主任(正部長級)；2015年10月起，任貴州省委副書記。孫志剛同志是十二屆全國政協委員、人口資源環境委員會委員，十一屆貴州省委委員。