2009年搭档韩石圭、高洙，主演了由朴信宇执导的悬疑电影《白夜行》，孙艺珍扮演拥有矛盾性格和悲惨童年的柳美皓。

此片荣获第1届首尔文化艺术大奖电影部门大奖、2010年度亚洲制片人协会大典亚洲年度电影人奖和第31届韩国青龙电影奖 人气奖等。

2005年9月7日，与裴勇俊搭档主演的爱情电影《外出》上映，孙艺真在片中扮演遭到丈夫背叛的普通人妻舒英。

该片打破韩影《我脑海中的橡皮擦》日本票房纪录，创下了韩国电影在日本上映的最高票房纪录。

孙艺真还凭借该角色首次入围第26届韩国青龙电影奖最佳女主角奖，并获得了第51届亚太电影节最佳女主角奖。

2004年出演由李宰汉执导的爱情电影《我脑海中的橡皮擦》，和郑雨盛上演对手戏。孙艺真饰演有着严重健忘症的富家女秀真。

影片上映后观影人次突破200万，位列韩国年度电影票房第五，在日本公映时票房也超过了30亿日元，打破了韩国电影在日上映票房记录。

2003年搭档宋承宪主演的爱情电视剧《夏日香气》，孙艺真在剧中出演需要做心脏手术的女孩沈慧媛。

孙艺真在剧中留着一头长卷发，清纯开朗的模样让无数观众为之倾心。