孙思邈不仅精于内科，而且擅长妇科、儿科、外科、五官科。在中医学上首次主张治疗妇女儿童疾病要单独设科，并在著作中首先论述妇、儿医学，声明是“崇本之义”，著有《妇人方》三卷，《少小婴孺方》二卷，置于《千金要方》之首。

孙思邈非常重视预防疾病，讲求预防为先的观点，坚持辨证施治的方法，认为人若善摄生，当可免于病，提倡讲求个人卫生，重视运动保健，提出了食疗、药疗、养生、养性、保健相结合的防病治病主张。

孙思邈很重视研究常见病和多发病，如粗脖子、脚气病、痢疾、绦虫、夜盲等病症的特效药方，均有很好的治疗效果。在临床实践中，孙思邈总结出了许多宝贵的经验，如“阿是穴”和“以痛为腧”的取穴法，他对针灸术也颇有研究，著有《明堂针灸图》，以针灸术作为药物的辅助疗法。他还对良医的诊病方法做了总结：“胆欲大而心欲小，智欲圆而行欲方。

孙思邈对古典医学有深刻的研究，对民间验方十分重视，一生致力于医学临床研究，对内、外、妇、儿、五官、针灸各科都很精通，有二十四项成果开创了中国医药学史上的先河，特别是论述医德思想、倡导妇科、儿科、针灸穴位等都是前人未有。

孙思邈把硫磺、硝石、木炭混合制成粉，用来发火炼丹，这是中国现存文献中最早的关于火药的配方。

孙思邈认为“人命至重，有贵千金，一方济之，德逾于此”，故将他自己的两部著作均冠以“千金”二字，名《千金要方》和《千金翼方》。

《千金要方》三十卷，集方广泛，内容丰富，书中内容既有诊法、证候等医学理论，又有内、外、妇、儿等临床各科；已接近现代临床医学的分类方法，是中国唐代医学发展中具有代表性的巨著，是中国最早的医学百科全书，对后世医学特别是方剂学的发展，有着明显的影响和贡献，并对日本、朝鲜医学之发展也有积极的作用。

《千金翼方》三十卷，系对《千金要方》的全面补充，内容涉及本草、妇人、伤寒、小儿、养性、补益、中风、杂病、疮痈、色脉以及针灸等各个方面，尤以治疗伤寒、中风、杂病和疮痈最见疗效。尤其值得一提的是，书中将晋唐时期已经散失到民间的《伤寒论》条文收录其中，对于《伤寒论》条文的保存和流传起到了积极的推动作用。