孫惠蔚，字叔炳，武邑武遂人，小字陀羅。自稱六世祖道恭為晉長秋卿，從道恭到惠蔚世代以大儒傳家。孫惠蔚十三歲時，粗通《詩》、《書》及《孝經》、《論語》；十八歲時，師從董道季講《易》；十九歲，師從程玄讀《禮經》及《春秋三傳》。遊歷儒堂，在冀州一帶相當出名。
太和初年(477)，郡中推舉他為孝廉，對策於中書省。當時中書監高閭久聞孫惠蔚名字，稱其英辯，因而與他交談，推薦他為中書博士。轉任皇宗博士。高閭承詔理定雅樂，孫惠蔚參預此事。等到樂定成，高閭上疏請召集朝中貴宦到太樂署，討論是非。秘書令李彪自負才辯，在其中詰難，高閭讓孫惠蔚與李彪辯論，李彪不能說服他。黃門侍郎張彝經常與他遊玩相處，每逢上表陳疏論事，多參訪於他。太和十七年(493)，高祖南征，上議告類之禮。等到太師馮熙逝世，孫惠蔚監護他的喪禮，上書請求讓馮熙還沒成年的兒子都穿成人的喪服。孫惠蔚與李彪以儒學相知，等到李彪官做到尚書，孫惠蔚仍為太廟令。高祖曾經從容地說：「道固既登龍門而孫惠蔚還沉穢地，朕常常覺得心中有愧。」孫惠蔚雖然久滯小辟，但深深理解為官通塞之變，沒有孜孜求官的願望，儒者以此推崇他。
二十二年(498)，孫惠蔚侍讀東宮。這以前七廟以平文為太祖，高祖議定祖宗，以道武為太祖。祖宗雖然確定下來，但廟中昭穆次序仍然未改。等到高祖逝世，附神主牌位於祖廟，當時侍中崔光兼任太常卿，認為太祖既改，昭穆應依次而易。兼御史中尉、黃門侍郎邢巒認為太祖雖改，昭穆仍然不該改變，於是立彈劾書章要追究崔光責任。崔光對孫惠蔚說：「這是禮制，而執法之人要彈劾我，我只有向碩學大儒求援來了。」孫惠蔚說：「您的意見深得禮制變化要旨。」很快寫了封信給崔光，說明此事。崔光把孫惠蔚的信遞交給宰相，於是召孫惠蔚與邢巒在官衙辯論得失，尚書令王肅又幫助邢巒，而邢巒最終還是理屈，彈劾的事就放下了。
世宗即位之後，孫惠蔚仍然在其左右教授經典，官職從冗從僕射遷升至秘書丞、武邑郡中正。孫惠蔚既入東觀，看到典籍不周備，於是上疏說：「臣聽說聖皇治世，必定贊擴經典，參天禮地，憲章典故，述遵鴻儒。所以《易》說：『觀乎天文以察時變，觀乎人文以化成天下。』所以六經、百氏、圖書秘籍，是承接上天之術，是治人的規範。所以溫柔疏遠，是《詩》、《書》之教；恭儉易良，是《禮》、《樂》之道。爻彖以精微為神，《春秋》以辭意為化。因此大訓昭明於東序之堂，藝文光耀於麟閣之上。這些實在都是致太平的主要典籍，勝殘的要道，乃是國家的靈基，帝王的盛業。安定政權，安撫百姓，調化風俗，都是依據它們吧？等到秦代毀棄學術，《禮經》絕跡。漢興求訪，典文漸舉，先王遺訓，燦然復存。到光武撥亂反正，日不暇給，而入洛陽的書仍只有二千餘兩(兩，疑誤)。魏、晉朝，尤其重視典籍，收亡集逸，九流典籍皆備。檢視他們校集史篇，訪購經論，紙竹所載，鉅細無遺。為臣學識不足稱為通儒，思慮不及綿遠，徒循章句，片義不曾述立。而皇恩慈愛，照及愚陋，我得以任職秘書省，忝居承乏，職在掌書。而臣看觀、閣舊典，先前沒有確定目次，新故混雜，首尾不全。有的累重數十，沒有的多年不謄寫。或者有的篇第脫漏，始末殘缺；有的文壞字誤，謬誤多爛相屬。篇目雖說很多，全然不缺的很少。臣今天依照前丞臣盧昶所寫的《甲乙新錄》，打算修殘補闕，損並有無，校正句讀，製成定本，次第均寫，永為常式。那些省中先沒有的版本，廣加推尋，搜求令足。然而經記書籍浩博，諸子紛論，部卷既多，章篇錯誤，不是一兩名校書官，經過一些年的工作就可做完的。今請求讓四門博士以及在京的儒生四人，在秘書省專門從事精校工作，參定字義。如果陛下同意，則會使經典文字允當正確，書籍定會大為豐富起來。」帝下詔同意。
又兼任黃門侍郎，遷任中散大夫，仍兼任黃門侍郎。很久以後，轉為正黃門侍郎，代崔光為著作郎，他非文史之才，沒有撰述，只自披其傳注數行而已。遷任國子祭酒、秘書監，仍掌史事。延昌二年(513)，朝廷追賞他的侍講功勞，封棗強縣開國男，食邑二百戶。肅宗初年，出任平東將軍、濟州刺史。還京後，除任光祿大夫。魏朝初年以來，儒生大多仕途潦倒，孫惠蔚最為顯達。他先單名蔚，正始年間，在宮內侍講，夜晚論述佛經。皇帝聽了很舒服，下詔讓他加上「惠」，號稱「惠蔚法師」了。神龜元年(518)卒於任上，時年六十七歲。朝廷賜給他帛五百匹，贈大將軍、瀛州刺史，謚稱戴。