孙惠蔚，武邑武遂人。十五岁时，就粗略地通晓《诗》、《书》和《孝经》、《论语》。十岁那年，跟着董道季学习《易》。十九岁时，又向程玄学习《礼经》和《春秋三传》。周游于儒生聚会之所，声名传遍冀州。
北魏孝文帝太和初年，郡人举荐孙惠蔚为孝廉，在中书省应诏陈述政事。当时，中书监高闾因应对与孙惠蔚谈论而荐举他，孙惠蔚很快任中书博士，转任皇宗博士。高闾受命整理编定雅乐，孙惠蔚参加了这件事情。音乐编定之后，高闾上疏请求将朝中官员聚集在太乐，共同研讨是非。秘书令李彪自以为有辩才，一开始就设置难题。高闾命令孙惠蔚与李彪争论，李彪不能让孙惠蔚服输。黄门侍郎张彝经常和孙惠蔚交往，每次上表奏疏议论政事，大都向孙惠蔚征询意见。太和十七年(493)，孝文帝征伐南方，上书议论类祭的礼仪。太师冯熙死后，孙惠蔚监督其丧事礼仪，上书请求让冯熙未成年的儿子，都穿成年人的衣服。孙惠蔚和李彪因儒家学问而相互理解，李彪官至尚书之后，孙惠蔚依旧任太庙令。孝文帝曾经从容地对人说：“道固(李彪字)既已升至高位，而孙蔚还沉居卑微的地位，朕常常认为有负孙惠蔚。”孙惠蔚虽然长久滞居小官，而能深刻体味通达塞滞的道理，没有一点怨恨，儒生因此而称赞他。太和二十二年，孙惠蔚任东宫侍读。
当初，魏朝七庙以平文为太祖。孝文帝议祖宗神位，把道武帝作为太祖。祖宗虽然确定了下来，但太祖左右的神位却没有改变。孝文帝驾崩，准备奉孝文神位祭于祖庙，侍中崔光兼领太常卿，认为太祖既已改定为道武帝，左右的神位应按照次序而改变。兼领御史中尉、黄门侍郎邢峦认为太祖虽然改变，左右的神位依然不应改变，就立即草撰弹劾奏章，想弹劾崔光。崔光对孙惠蔚说：“这样做的礼法，而御史却要弹劾，我想从你这位大学问家这里获得帮助。”孙惠蔚说“：这样做十分合乎礼法的变化。”很快就写信给崔光，帮助说明这件事情。崔光把孙惠蔚的信呈递给宰相，就召见孙惠蔚和邢峦当堂议论得失。尚书令王肃又帮助邢峦，而邢峦最终理屈词穷，弹劾的事情就压下了。
宣武帝即位之后，孙惠蔚仍旧在其身边，辅导宣武帝学习经籍典章。自冗从仆射升任秘书丞、武邑郡中正。孙惠蔚进入东观以后，看到典籍不全备，阅读旧的典籍，原先没有确定目录，新的旧的杂揉在一起，首尾不全，有的典籍埋积几十帙，没有的成年不加撰刻。有的篇目脱落，首尾残破，有的文被损坏，字迹脱误，错讹毁坏的很多。卷目虽然很多，全部刻定的却很少。孙惠蔚请求按照前任秘书丞卢昶撰著的甲乙两部新目录，想添补残缺，削减合并，校订文理，加以句读，作为定本，按照顺序加以撰刻，作为永久的格式和制度。秘书省原先没有的版本，广泛探究寻找。搜求版本加以补足。然而，经籍浩繁广博，诸子之书纷繁，书籍卷数既已众多，文章次序又多谬讹，不是一两个校书短时候能够完成的。请求命令四门博士和在京城的儒生四十人，在秘书省专门精心地校订考正，参酌审定字义。诏令批准孙惠蔚的请求。
孙惠蔚后来任黄门侍郎，代替崔光任著作郎。才能在文学历史方面，没有什么著作。改任国子祭酒、秘书监，仍兼任著作郎。延昌三年(514)，追赏讲论考定典籍的功劳，封爵枣强县男。明帝初年，出京任济州刺史。回京之后，授光禄大夫之职。
自北魏初年以来，儒生都是做地位卑下的官，孙惠蔚的官职最为显赫。原先单名一个蔚字，宣武帝正始年间，在宫中给皇帝讲学，夜中谈论佛经，很称皇帝的心意，诏令在其名中加一个“惠”字，法号惠蔚法师。死于官任，追赠瀛州刺史，谥号戴。子孙伯礼袭封爵位。