他1995年接触篮球运动，2007年6月，孙悦在NBA选秀中获得第二轮第40位的选择权，归属于湖人队，2008年正式进入NBA联赛，曾先后在洛杉矶湖人队和纽约尼克斯队打球，虽然跟随湖人队赢得了总冠军，使孙悦成为继他人之后第二位获此荣誉的中国球员，但他的NBA生涯并不顺利，经历了多次被球队裁撤和解约的情况，导致孙悦的NBA发展未能持续很久。他和NBA之间，好像缺少一些相互的共鸣。回看孙悦在NBA的那段时光，他仿佛始终在联盟的边缘游荡。从被选上，到次年才签约，接着季前赛表现不佳，最终被下放。孙悦在NBA的这段经历短暂而平淡，看似波澜不惊，却让人一直挂念，直到结束。
2007年6月28日，孙悦获得了洛杉矶湖人队的青睐，他们将他置于第二轮第40顺位进行挑选。孙悦在国际赛场上的出色发挥，为他最终能够进入NBA打下了坚实的基础。在选秀仪式开始之前，孙悦已经向九支不同的球队展示了自己的球技，但湖人队并未邀请他参加试训。尽管如此，湖人队的球探还是多次前往奥神在洛杉矶的主场，对孙悦进行了细致的观察和分析，因此对这位球员非常熟悉，并最终决定选中他。尽管当年没有签约，但并不能阻碍孙悦进军NBA。
2008年8月26日，孙悦在奥运会上的出色发挥为他赢得了与湖人队的合约机会。9月25日，就在训练营启动前夕，湖人队专门为孙悦举办了一场新闻发布活动。面对媒体记者的提问，孙悦用英语回答得非常流利。当被问及自己是否能够融入湖人的战术体系时，孙悦表示自己早已开始钻研三角进攻战术。孙悦展现出的这份自信心，让人们开始对他刮目相看，认为这个年轻人潜力巨大。孙悦于次日确诊罹患单核细胞综合症，因而缺席了将近一周的训练时光。
2008年10月4日，孙悦回到训练队伍，五天后他首次亮相赛场。在此期间，他的训练内容从基础的传球和接球，逐步过渡到投篮练习，最后进行分组对抗，但整个过程都显得马虎随意。这种训练方式为后续的比赛埋下了伏笔。由于缺少高强度的系统训练，孙悦在体能和身体对抗方面暴露出明显短板，这些问题持续困扰了他很长时间。
2008年10月10日，孙悦代表湖人队参加与快船队的季前赛，首次亮相表现很不成熟，投篮零命中并送出一次犯规，未能获得任何分数。他错失了多个轻松得分的机会，在持球进攻时也难以突破。与队友的协作缺乏协调，显得格格不入。孙悦在整个赛季初期几乎与球队脱节，直到10月24日才首次在比赛中取得得分。
2008年10月22日，孙悦代表湖人队参加与山猫队的季前赛，比赛进行到上半场最后阶段，时间还剩四分二十秒，孙悦迎来了个人进攻的时机，在外围投篮时迫使费尔顿犯规，尽管形成了罚球机会，孙悦却未能把握住，最终失去了得分良机，可能是心理过于紧张，他在罚球线上连续三次尝试罚球均告失败，让众多球迷感到非常遗憾，紧接着在球队下一波进攻中，孙悦再次尝试中距离投篮，但这次尝试同样以偏出篮筐而告终。
2008年10月24日，孙悦代表湖人队与山猫队进行季前赛，首次取得进球。比赛临近结束，剩余两分多钟，孙悦被换上赛场。紧接着，他促使布朗出现失误，导致对方犯规。仅剩一分钟多一点时，孙悦罚球命中一球，成功为湖人队拿下首个得分，场边的替补队友们因此露出喜悦表情。又过了不到二十秒，孙悦再次促使布朗犯规，并连续罚中两球。这是孙悦在NBA联赛中的初次得分。
2008年10月25日，孙悦代表雷霆队参加季前赛，比赛临近尾声时，他登场亮相，在场上进行表演，还剩15秒，孙悦持球，用右手进行运球，同时运用欺骗性动作迷惑对手，接着换左手继续运球，再次施展迷惑性动作，然后突然加速，朝着罚球线方向前进。左侧的雷霆队防守球员迅速上前，形成包夹之势，孙悦右脚作为支点，突然急停，紧接着用背部顶住编号为5的球员，进行背身转身动作，冲入合理冲撞区外一步，随即起跳，完成投篮，球应声入网，整个过程行云流水，没有丝毫停顿，帮助自己的季前赛画上圆满的句号。整个季前赛孙悦8中1，总得5分。
2008年10月28日，孙悦在湖人队最终确定新赛季阵容时脱颖而出，击败了考比-卡尔，成功进入了14人的候选名单。然而，在随后的时间里，许多媒体，例如《洛杉矶时报》，开始猜测湖人队可能会在11月末NBDL开赛之后，将孙悦调往发展联盟。但是，湖人队方面并没有公布具体的安排。
2008年11月28日，NBDL正式开打，洛杉矶防守者队的阵容里依然看不到孙悦的身影。有当地媒体透露，孙悦即便被下放到发展联盟接受训练，也并非整个赛季都会留在那里。联盟章程明确指出，新秀球员在加盟NBA后的最初两个赛季，具备被俱乐部派往NBDL参赛的资格，每个赛季最多可被调往次级联赛三次，相应地，他们也有三次被召回母队的机会。
2009年6月1日，孙悦跟随球队获得了2008-2009赛季NBA西部联赛的冠军，6月15日，他又随队夺得了NBA的总冠军，从而成为了第二位获得这项荣誉的中国籍球员。
二零零九年六月二十一日，孙悦在球队赢得最高荣誉后，立刻返回祖国进行训练，为八月份将要进行的亚洲赛事做准备，结果因此没能参加湖人的暑期训练营。
2009年8月1日，湖人最终选择解约孙悦，然而孙悦所经历的NBA征程，与王治郅、姚明、巴特尔、易建联所走的完全不同。作为后卫位置，孙悦遭遇的竞争环境更为严酷，并且他从ABA联赛便开始融入美国篮球氛围，这比先前的“长城们”所达到的深度更为显著。而湖人教练菲尔·杰克逊也评价了孙悦的表现：要谢谢孙悦，他具备职业球员的素养，也为队伍提供了帮助，虽然他在比赛中没太多时间表现，但他的训练十分努力，并且是球队的快乐源泉。老菲尔自然记得对弟子们说些临别的体己话，他这样说道：孙悦给咱们队伍注入了不少新鲜元素，他年纪轻轻，前途不可限量，衷心祝愿他前程似锦。