传说，孙思邈的医术十分高超，有一次，他在路上看见一队送葬的人，打听得知，死者是一位孕妇，因为难产，大人孩子都没保住。孙思邈注意到棺材里有鲜血滴出，就叫送葬的队伍停下来，打开棺材让他看看是否还有救。死者亲属听说他是医生，就将信将疑地打开了棺材。那个孕妇脸色苍白，像死人一样，孙思邈摸了摸她的脉搏，觉得还有救，就拿出针来在她的穴位上扎了几针。渐渐地，那个孕妇有了呼吸。孙思邈继续治疗，过了一会儿，那个孩子也生下来了。这一下竟救活了两个人。
孙思邈的医术高明，名闻遐迩。隋文帝听说以后，派人到南五台(在现在的陕西省中部)去请他出来做官，孙思邈谢绝了。他认为自己应该为所有的人治病，而不应成为帝王的专用医生。二十多年后，唐太宗做了皇帝，把孙思邈召进京城。两个人见面以后，从养生之道谈到治理国家，越谈越投机。唐太宗想把孙思邈留在京城做官，孙思邈却又一次谢绝了。
孙思邈住在长安时，每天来找他看病的人络绎不绝。来看病的人中有很多是有钱人，孙思邈注意到，有钱人患脚气病的特别多。这个现象引起了孙思邈的关注，最后他发现有钱人爱患脚气病和他们不吃粗粮有关，于是他用谷糠、麦麸煮汤给那些病人喝，果然很有效。他从这件事中得到启发，认识到山里人患雀盲眼的很多，和长年吃粗粮不吃荤腥有关。回到山区，孙思邈用动物肝脏为雀盲眼患者治疗，取得了很好的疗效。
山里人多患得大脖子病，为治好这种病，孙思邈费了不少心思。他发现，不得这种病的人气管比较容易摸到，而得这种病的人则很难摸到，这是怎么一回事呢？他为了弄清楚，便到了屠宰场去看羊的气管。他发现羊气管两边也有两团叫靥的三角形小肉块。他估计大脖子是因为靥出了毛病。他查了一些医书，发现的确如此，可以用海藻来治这种病。但是那里的山区远离大海，要找海藻真是太难了。一天，孙思邈听到一老乡说“吃心补心，吃肝补肝”，受到启发，决定用羊靥来治大脖子病，果然，病人们服用羊靥一段时间后，大脖子就消失了。
孙思邈是一位很有创造性的医生，有一个几天撒不出尿的人来找孙思邈看病，说自己肚子都快胀破了。孙思邈为他配了一付利尿的药，病人喝了不但尿不出来，反而胀得更难受了。孙思邈认为是尿道出了问题，可是怎么才能使尿道通畅呢？看到病人痛苦的样子，孙思邈急得在屋里走来走去。这时，邻居家的小孩正拿着一根葱管吹着玩，孙思邈灵机一动，立刻找来了一根大葱，小心地把葱叶插到病人的尿道里，再对着葱叶吹气，尿就随着葱管流出来了。由此，孙思邈成了世界上第一个使用人工导尿法的人。
70岁时，孙思邈把自己几十年的行医经验和搜集来的民间药方，编成一本书，叫《千金要方》。有人问他，书名中的“千金”是不是说这本书价值千金。孙思邈说，“千金”不是指书，而是指人。从这里可以看出孙思邈对人的一片仁爱之心。孙思邈100岁时，又把后30年搜集的药方编成书，叫做《千金翼方》，作为对前一本书的补充。
孙思邈晚年时已经是医学界声名最显赫的人物，他的《千金要方》也成了经典医学著作，很少有人怀疑里面会有什么错误。但是有一天，一位没有名气的医生来找孙思邈，说自己读了古代医书，又对穴位进行了仔细研究，觉得《千金要方》中人体穴位一共有650个的说法可能不准确。孙思邈决定重新检查人体穴位，有人劝他说，那个医生不过是个无名小卒，不必把他的话当真。但孙思邈不这么认为，他说研究医学必须虚心，那个医生的说法有可能是对的。于是他对人体穴位重新进行了一番研究，发现果然是自己错了，人体穴位应该是649个。他特地在《千金翼方》把穴位数纠正过来。
《千金翼方》问世后的第二年，孙思邈去世了，享年101岁。他高超的医术和崇高的医德赢得了世人的尊敬，人们尊称他为“药王”。