Tôn Lệ sinh ra trong gia đình công nhân phổ thông ở Thạch Khố Môn, Thượng Hải. Vào năm đầu tiểu học, mẹ cô nhận thấy con gái có năng khiếu nghệ thuật nên đưa cô đến Cung thiếu niên thành phố học múa. Tôn Lệ học rất chăm chỉ, thành tích luôn nổi bật nên có nhiều cơ hội ra nước ngoài biểu diễn. Năm 11 tuổi, nhờ vũ đạo vượt trội, cô cùng đoàn diễn viên nhí Phương đông Thượng hải tham gia lưu diễn ở Anh, Hoa Kỳ, Nhật Bản.

Năm 1997 vì tương lai con gái, mẹ Tôn Lệ gửi cô dự thi và được nhận vào Đoàn văn công Cảnh bị Thượng Hải. Thời gian đầu dường như không thích ứng được những huấn luyện khắt khe, dần dần Tôn Lệ thích nghi được và còn bộc lộ tài năng.

Đến năm 1998, cô đạt giải ba trong hội diễn văn nghệ toàn quân Trung Quốc. Năm 1999, cô được gặp gỡ chủ tịch Giang Trạch Dân và được khen tặng danh hiệu "Quân nhân ưu tú" trong đêm hội diễn Double - Support.

Năm 2000 Tôn Lệ xuất ngũ, vào học trường nghệ thuật Ngân Đô Thượng Hải, trong năm, cô đạt giải nhì cuộc thi múa toàn quốc giải Kim Tinh. Ngoài ra, Tôn Lệ còn đạt giải nhì trong cuộc thi Tài Hoa Tân Tú do Singapore tổ chức năm 2001.

Năm 2001 cũng là năm Tôn Lệ ký hợp đồng với công ty Hải Nhuận (vẫn duy trì công ty này cho đến năm 2014). Năm 2001 còn là năm Tôn Lệ có vai diễn truyền hình đầu tiên. Cô vào vai diễn viên múa trong đội múa của Lục Y Bình (Triệu Vi) phim Tân Dòng Sông Ly Biệt. Cùng năm, công ty Hải Nhuận đầu tư sản xuất phim truyền hình Ngọc Quan Âm, Tôn Lệ được giao vai nữ chính An Tâm - vai chính đầu tiên trong sự nghiệp.

Năm 2003 Ngọc Quan Âm phát sóng, với việc hóa thân vào An Tâm một cách xuất sắc, Tôn Lệ giành một lượt hai giải "Nữ diễn viên xuất sắc" và "Nữ diễn viên được yêu thích nhất" ở Giải thưởng Truyền hình Trung quốc Kim ưng lần thứ 22. Đánh dấu khởi đầu của nữ diễn viên tài năng.