民國初年，屬宿州臨渙鎮(zhèn)孫疃鄉(xiāng)。
1927年改建行政區(qū)，孫疃鄉(xiāng)改為宿縣第四區(qū)。
1930年改設孫疃聯(lián)保處。
1945年10月，孫疃屬宿蒙縣界溝區(qū)所轄。
1947年底，宿西縣在孫疃澮北一帶（今屬陳樓、燕頭、楊柳）新建雁鳴區(qū)。
1949年初，孫疃澮南一帶劃歸五溝區(qū)。
1950年7月，濉溪縣設孫疃區(qū)。
1955年，原楊柳區(qū)并入孫疃區(qū)。
1958年9月，撤銷孫疃區(qū)成立人民公社，孫疃區(qū)劃分為超英人民公社、中蘇人民公社兩個公社。
1961年12月，恢復孫疃區(qū)，轄孫疃等8個公社。
1969年3月，撤區(qū)，孫疃區(qū)拆分為孫疃、楊柳、任集3個公社。
1980年12月，重設孫疃區(qū)，轄孫疃等8個公社。
1983年4月，取消公社，改為鄉(xiāng)。
孫疃區(qū)轄孫疃、郭集、尤溝、任集、太平、忠陽、楊柳、燕頭、陳樓9個鄉(xiāng)。
1992年3月，撤區(qū)并鎮(zhèn)，孫疃鄉(xiāng)、尤溝鄉(xiāng)、郭集鄉(xiāng)合并為孫疃鎮(zhèn)。
2006年，楊柳鄉(xiāng)并入孫疃鎮(zhèn)，并沿用至今。