1933年2月至1936年1月，孙大光曾是由革命者办的浦阳小学（校址先后在今江浦路831弄16号和969弄的9号、11号）的骨干教师。

　　七七事变后，前往广州开展抗日统一战线工作。抗日战争时期，先后在广州、重庆、贵阳等地从事党的秘密工作。1945年日本投降后，他在组织安排下，曾任国统区长春市社会局局长、教育局局长。以国民党长春接收大员身份继续从事党的秘密工作，直至东北解放。1948年，参加内蒙古土改工作，任区党委政策研究室主任。

　　新中国建立之初，孙大光历任东北交通部办公室主任、东北人民政府办公厅交通处处长兼东北航务总局局长和大连海运学院院长、东北交通部秘书长、交通部北洋区海运管理局局长。1952年调入国家交通部，历任交通部计划司司长、部长助理、副部长、党组副书记、常务副部长。1964年任交通部部长、党组书记。

　　“文化大革命”期间，孙大光受到迫害。1975年恢复工作后，任国家地质总局局长、党组书记。1979年9月任地质部部长、党组书记。1982年5月，任地质矿产部部长、党组书记。1985年，任中共中央顾问委员会委员。

　　2005年1月13日在北京逝世。