1936年6月任第35军第211旅旅长。

1938年10月任独211旅旅长。

1939年7月任第35军新31师师长。

1940年6月任暂3军军长。

1944年10月入陆军大学将官班甲级第1期学习。1944年底任晋陕绥边区总司令部副总司令兼暂3军军长，是年8月辞军长兼职，10月调任第12战区骑兵总指挥部总指挥兼察绥挺进军副司令。

1947年3月任张垣绥靖公署骑兵总指挥部总指挥兼蒙边剿匪司令部司令。

1948年2月任第11兵团司令官兼察哈尔省政府代主席、察哈尔省保安司令部司令和张垣警备司令，是年12月在张家口战役中兵败逃往绥远。

1949年7月任第9兵团司令官，是年9月在绥远参加和平改编，12月任绥远省军政委员会副主席兼绥远省政府副主席、解放军绥远省军区副司令员。

1951年3月当选绥远省各界人民代表会议协商委员会副主席，是年8月兼绥远军区副司令员，9月兼绥远省军政委员会土地改革委员会副主任委员。

1954年3月当选政协内蒙古自治区筹备委员会副主任委员，是年6月调任内蒙古自治区政府副主席。

1955年2月当选政协内蒙古自治区副主席。

1978年3月当选全国政协委员。

1987年2月27日在呼和浩特市因病逝世，享年92岁。

1987年3月14日，孙兰峰同志的追悼会在内蒙古大青山革命公墓礼堂举行。全国政协、全国人大常委会办公厅、中共中央统战部，以及邓颖超、聂荣臻、乌兰夫、习仲勋、薄一波、刘澜涛、程子华、杨静仁、董其武、陶峙岳、杨成武、屈武等送了花圈。自治区党政军领导人以及呼和浩特市各界人士600多人参加了追悼会。

孙兰峰十岁时,孙父把他送到村西私塾“二眼镜”先生处学习。孙兰峰仅读私塾一个冬天,就会背《千字文》、《百家姓》。先生却说兰峰的优异皆因自己偏爱,来年学费要涨一倍。深冬时节,雪片如席,滴水成冰,“二眼镜”又逼着孙兰峰交取暖的烤火柴；交不上,就被“二眼镜”罚站在没膝深的雪地里。倔强的孙兰峰心头愤恨不已,一气之下撕了书本,折断毛笔,飞也似的跑回了家,发誓再也不进这充满歧视的“二眼镜”学堂。

15岁那年,孙兰峰家租种了地主的七亩薄地,因没让地主家多摘西瓜,秋天到地主家中交租时,孙兰峰被地主儿子用皮鞭抽打一阵,少年气盛的孙兰峰便抄起扁担把地主爷儿俩全部打倒,县衙要捉拿孙兰峰,为不牵扯父兄,连夜到姥姥家,向舅舅借了四串麻钱(重量次于制钱的小铜钱),向南逃去。1912年,17岁的孙兰峰在太原兵站报名时偶遇傅作义入伍,从此开始了他戎马一生奋勇杀敌的军旅生涯。

1931年，日军占领东北三省，后挥师南犯，占热河省和长城各要隘，并谋取冀东，以图华北地区。因而在1933年夏天，长城沿线战火纷飞，古北口一带形势紧急。孙兰峰奉命率421团编成火力网，致日军战马狂嘶倒地，士兵尸体横野；日军又屡屡增兵，双方肉搏，三次进攻全部大败。这就是著名的长城抗战。因战功卓著，1936年5月孙兰峰升任独立第211旅少将旅长，同年12月21日获颁五等云麾勋章。

1937年抗日战争全面爆发。孙兰峰奉命坚守红格尔图，有次他带兵去侦察时看到阵地前来了一群羊。孙兰峰一想，不对，零下二十摄氏度怎会有羊群?肯定是日伪军反穿羊皮大衣爬来偷袭!他马上下令对准羊群一阵猛打。同时，他又命令一队精兵也反穿皮袄爬过去就地反击。果然，“羊群”就是敌军指挥官伪蒙军名将、副司令官雷中田带领的敌军。雷在被一阵炮火打蒙了以后，又看到迎面也爬来一群羊，以为是自己人，发愣间就被送进了鬼门关。

百灵庙是绥远省北部的军事要地，地势险要，是日寇进攻绥远省的桥头堡，也是与日寇勾结在一起的蒙奸德王的大本营。

1936年11月，从情报得知，日军将由北部用百余辆汽车运送弹药至百灵庙，以备侵犯绥远之用；傅作义就找来孙兰峰商量，决定突袭百灵庙。这次战斗敌我悬殊巨大，著名的战地记者范长江曾著文说:我以徒步疲劳之兵，当骄逸之马；仅果腹之备，当山积之粮；涉平荒之地，以攻环抱之险；以相等之兵力，以袭有备之敌……

然而，孙兰峰将军等巧妙制订作战计划，冒着严寒，亲临一线指挥作战；仅在12月4日，就歼敌600多名，生俘200余人，还策反了敌伪四个师的投诚，最终取得了这次战役的全面大捷。此次大捷，引起了中外人士的瞩目，著名爱国华侨领袖陈嘉庚前来捐款捐药；上海明星电影制片厂派人专门采访抗日英雄孙兰峰旅长。

1940年，已是少将师长的孙兰峰参加了著名的五原战役。

这个历时115天的战斗，包括了反攻包头、绥西之战。孙兰峰无不是临危不惧，勇冠三军，亲赴前线，冒着12架敌机的狂轰滥炸和敌人猛烈炮火的攻击，最后取得了战斗的胜利，共毙敌3000余人，获大炮16门，各种枪支数千。因此，孙兰峰受到嘉奖，晋升为暂三军中将军长。

1949年初，北平和平解放，绥远四面被围。1949年9月20日凌晨3点，孙兰峰以大局为重，拒绝蒋介石几次派来高官的游说，跟随傅作义将军在和平起义书上签字，庄严地向毛泽东主席、朱德总司令、华北军区聂荣臻司令员、薄一波政委分别发出起义通电，宣布脱离蒋介石的国民党集团，走到人民的行列中来，并当选为第一届全国政协委员。

1949年9月20日，孙兰峰随傅作义到达北京。在前门车站一下火车，孙兰峰在站台上就看见林彪、陈毅、徐向前、聂荣臻、贺龙、罗荣桓、杨成武等司令员们致意欢迎；贺龙一把拉住孙兰峰对杨成武说，“你们这两个老对手又见面了，哈哈！”陈毅元帅也走上前来，说孙将军咱俩是“老乡”，地地道道的“老乡”！的确，陈毅元帅曾在山东参与指挥了鲁南战役，所以说自己是山东老乡。10月1日，孙兰峰参加开国大典，在观礼台上亲耳聆听了毛主席庄严宣布:“中华人民共和国中央人民政府今天成立了！”

新中国成立后，孙兰峰被任命为绥远军政委员会副主席、绥远军区副司令员、绥远省人民政府副主席。蒙绥合并后，孙兰峰又被任命为内蒙古自治区人民政府副主席、内蒙古自治区政协副主席。

安享晚年的孙兰峰曾经感慨万千地说:“我这一辈子一共端了五个碗，幼小端爹娘的碗，大了端孙文的碗；后来端阎锡山的碗，再后来端蒋介石的碗，最后端毛泽东的碗，只有这一次才端对了！”

在北京参加全国政协成立会议期间，周恩来在百忙中设便宴招待了他，还特意拿出宋庆龄赠送的原来是一位法国朋友送给孙中山先生的酒，请他喝，使他深受感动。

在1984年纪念“九·一九”起义35周年时，孙兰峰曾著文说：“我始终不渝地认为，‘九·一九’率部起义，跟着共产党，走社会主义道路，是选择了一条光明的道路。我们应该十分珍惜这光荣历史，坚定不移地走好这条光明之路。”

王功彬：

出生于滕县的孙兰峰,在傅作义所部素以“勇冠三军”著称。人称“傅作义的两只虎,孙兰峰,董其武”,这两员大将在傅部从长城抗战到最后和解放军的绥远对峙可谓无役不与,配合默契,亲如手足。但不同于儒将董其武的沉默坚忍,孙兰峰脾气暴躁,作战凶猛,老部下说起他来有一句顺口溜,叫做“孙兰峰,急火星”,充分显示了他的性格。

白震：

孙兰峰同志出身贫寒，少年从军，在旧军队中征战三十余年，由士兵到兵团司令，其中有抗击日寇的慷概激烈的篇章，也有“为地主阶级看家，为豪门和贪官污吏保镖”的曲折经历。一九四九年，他与董其武将军一道率部举行“九·一九”起义，光荣地参加了人民革命的行列，从此，他在中国共产党的领导下，为祖国的社会主义革命和建设事业孜孜不倦地工作，做出了可贵贡献；尤其是党的十一届三中全会以来，他虽年事已高，但仍时刻关心四化建设和祖国统一大业，赢得了党和人民的敬重。

王强：

孙兰峰是抗战名将, 在黄沙漫卷的塞外疆场, 他纵横驰骋, 东征西战, 冲锋陷阵, 多次负伤, 在抗日战场上, “孙拐子”的名号威震敌胆;他是爱国将领, 在风云激荡的历史关头, 他审时度势, 高举义旗, 弃暗投明, 开创了人民解放战争的“绥远方式”, 加速了全国解放的进程;在家庭生活中, 孙兰峰又不失为伟岸丈夫、严厉父亲、慈祥长者, 他以军人的气质与威严、个人的自律与修养以及对家人发自内心的责任与关怀, 形成了艰苦朴素、严于律己、爱国奉献的家风, 值得后人敬仰。

布赫：

孙兰峰同志生前十分关心祖国统一伟大事业。他拥护叶剑英委员长提出的实现和平统祖国的九条方针政策，拥护党的“一国两制”的方针，并为之做了许多积极有益的工作，表达了他对统一祖国，振兴中华的愿望。他关怀台湾同胞和在台湾的亲朋故旧，遵循人心所向，大势所趋的一致要求，接受中国共产党的“一国两制”的构想，携起手来，完成祖国统一的大业。孙兰峰同志一再发表讲话和文章呼呼，直到他逝世的前几个月，即1986年11月13日还在《内蒙古日报》上发表了这方面的文章。孙兰峰同志为祖国统一事业，做了许多工作。

著有《孙兰峰文稿》

亲友及孙兰峰个人回忆汇编：山东省滕州市政协文史资料委员会编：《爱国将军孙兰峰》，北京：中国文史出版社1993年版。