国家 973 计划项目首席科学家，欧洲人文和自然科学院外籍院士，国际计算语言学协会会士，中国人工智能学会会士，中国中文信息学会会士，清华大学计算机科学与技术系长聘教授、博士生导师，清华大学人工智能研究院常务副院长、清华大学计算机学位评定分委员会主席、清华大学大规模在线开放教育研究中心主任。

作为首席科学家主持国家973项目1项；作为首席专家主持国家社科基金重大项目1项；主持国家自然科学基金国际合作项目1项。另作为项目负责人或课题负责人，主持或参加国家863重大专项项目、国家自然科学基金重点项目和面上项目以及国际合作项目等20余项。主持并成功研制语言信息处理相关ISO国际标准2项，如2010年底正式发布了适用于世界上任何语言的国际标准ISO 24614-1《语言资源管理——书面文本的词切分：基本概念与通用原则》。

孙茂松与其团队师生合作在一流国际刊物、顶级国际会议、中国国内核心刊物上共发表论文数百篇，Google Scholar总引用数逾40000次。其中2010年在计算语言学领域最权威国际期刊Computational Linguistics上发表论文，这是该刊创刊35年以来中国大陆研究机构发表的第一篇论文。1998年在计算语言学领域最权威国际会议第36届ACL上发表论文，这是该年会自1963年创办以来中国大陆研究机构第一次发表的两篇论文之一。相关成果还获得了数十项国家发明专利。

积极推动人工智能的大跨度学科交叉研究。如：他作为共同主编创办的《数字人文》学术刊物2023年入选为中文社会科学引文索引（CSSCI）；由于在音乐人工智能方面的突出工作成绩，他2021年、2023年两次获得代表中央音乐学院最高荣誉的“金校徽”奖。