1979.09—1983.07,中山大学化学系化学专业学生;
1983.07—1986.07,中山大学化学系分析化学专业硕士研究生;
1986.07—1987.09,华中工学院(现华中科技大学)化学系教师;
1987.09—1990.07,中山大学化学系分析化学专业博士研究生;
1990.07—1994.01,中山大学化学系教师(其间:1990.07晋升讲师;1990.10—1991.07挂职任广东省广宁葡萄糖厂厂长助理;1992.10晋升副教授);
1994.01—1994.12,美国印第安纳大学化学系博士后;
1994.12—1997.09,美国密苏里大学客座研究员;
1997.09—2000.05,厦门大学化学系分析化学教研室副主任,教育部分析科学开放实验室副主任(其间:1998.12晋升教授;1999.07—1999.10英国谢菲尔德大学高级访问学者);
2000.05—2001.11,福建省厦门火炬高技术产业开发区管委会主任助理(正处级);
2001.11—2004.03,福建省厦门火炬高技术产业开发区管委会副主任;
2004.03—2007.03,福建省厦门火炬高技术产业开发区党委委员、管委会副主任;
2007.03—2007.07,福建省厦门火炬高技术产业开发区党委委员、管委会副主任,厦门市人大侨务外事委员会副主任委员(兼);
2007.07—2010.12,福建省厦门市委火炬高技术产业开发区工委副书记、厦门火炬高技术产业开发区管委会副主任,厦门市人大侨务外事委员会副主任委员(兼);
2010.12—2012.02,天津滨海高新技术产业开发区管委会副主任;
2012.02—2013.08,天津滨海高新技术产业开发区管委会副主任、天津市委滨海高新技术产业开发区工委委员
2013.08—2016.07,天津国际生物医药联合研究院党委书记;
2016.07—2017.04,天津市滨海新区区委委员、常委,区委宣传部部长;[2]
2017.04—2018.09,天津市委党校常务副校长、校务委员会主任,天津行政学院常务副院长;
2018.09—2018.10,海南省委副秘书长(正厅级);[3]
2018.10—2020.01,海南省委副秘书长、省委全面深化改革委员会办公室、省委自由贸易试验区(自由贸易港)工作委员会办公室常务副主任(正厅级);[4]
2020.01—2022.01,海南省委常委、省委秘书长、省委办公厅主任,省委全面深化改革委员会办公室主任、省委自由贸易试验区(自由贸易港)工作委员会办公室主任、省委国家安全委员会办公室主任; [5]
2022.01—2022.04,海南省委常委、省委秘书长、省委办公厅主任,省委全面深化改革委员会办公室主任、省委自由贸易试验区(自由贸易港)工作委员会办公室主任、省委国家安全委员会办公室主任,省人大常委会副主任;[6][7]
2022.04—,海南省委全面深化改革委员会办公室主任、省委自由贸易试验区(自由贸易港)工作委员会办公室主任、省委国家安全委员会办公室主任,省人大常委会副主任。[8][7]
现任海南省委全面深化改革委员会办公室主任、省委自由贸易试验区(自由贸易港)工作委员会办公室主任、省委国家安全委员会办公室主任,省人大常委会副主任、党组成员。
中共天津市委第十一届委员会委员,天津市第十七届人民代表大会代表,海南省第六届人民代表大会代表,海南省第六届人大常委会委员(2020.04辞去)[9]
2018年9月12日,中共海南省委组织部发布一批干部任免信息:孙大海任省委副秘书长(正厅级)。[3]
2019年2月2日,孙大海当选为海南省人大常委会委员。[10]
2020年1月,中共中央批准:孙大海任中共海南省委委员、常委。[11]
2020年4月2日,海南省第六届人民代表大会常务委员会第十九次会议通过,接受孙大海辞去海南省第六届人民代表大会常务委员会委员职务的请求,报海南省人民代表大会备案。[12]
2022年1月24日,海南省第六届人民代表大会第五次会议,选举孙大海为省六届人大常委会副主任。[6]
2022年4月30日,海南省委办公厅召开干部大会,宣布有关人事安排决定,根据工作需要,经省委研究并征求中央有关部门意见:孙大海不再担任省委秘书长、省委办公厅主任。[7]
2003年被中组部等六部委联合授予中国留学回国人员成就奖,同年,被科技部评为国家火炬计划实施15周年先进个人,被团中央和全国青联授予第六届中国青年科技创新优秀奖;中共厦门市委于2003年确定孙大海为厦门市拔尖人才。2005年,被科技部授予中国火炬计划软件产业基地10周年先进个人。2008年12月,被科技部授予国家科技计划(火炬计划)实施20周年先进个人。
孙大海先生作为主要成员参加各种基金项目10多项,国家海洋“863”高科技项目等,出版专箸1部,发表研究论文100多篇,参加国内外学术会议30多次,宣读论文近50篇,研究成果受到国内外同行的积极评价,论文被他人引用上百次以及获中国青年化学奖等。