2016年4月，中国火星探测任务和嫦娥四号探测器任务分别正式立项，孙泽洲被任命为两大探测器的“双料”总设计师，开始了一面飞“月球”一面奔“火星”的职业生涯。

2019年9月1日，出席央视CCTV-1综合频道播出的《开学第一课》栏目，讲述月球迎来五星红旗。

2021年2月11日，成为《2021年中央广播电视总台春节联欢晚会》的特别节目《向祖国报告》的嘉宾；5月，接受央视《面对面》节目专访。

2022年2月，参加新华网纪实访谈栏目《大国榜样·两会特别策划》；5月1日，参加由中华全国总工会和中央广播电视总台共同举办的《中国梦·劳动美——2022五·一国际劳动节“心连心”特别节目》，讲述特别设计《问天》。

孙泽洲先后担任嫦娥三号、嫦娥四号探测器、火星探测器系统总设计师，主持探测器系统研制，圆满地完成了中国首次绕月探测任务、首次月面软着陆及巡视探测任务、实现人类首次登陆月球背面、圆满完成中国首次火星探测任务。

2001年，孙泽洲开始参与绕月探测工程的前期论证，并负责星载测控系统和卫星总体论证工作。在叶培建总师的指导下，他组织完成了总体方案论证工作，有效地将东方红三号卫星平台，资源一号卫星和中国资源二号卫星的技术成果进行融合和应用，结合技术创新和攻关，合理地确定了总体设计方案，为嫦娥一号卫星能在三年之内完成研制工作奠定了基础。

在卫星总体设计过程中，孙泽洲采用系统工程的方法进行综合设计，提出了利用数管功能实现热控功能控制和电源管理等设计思路，大大提高了系统可靠性；在测控系统设计过程中，创造性地设计了中国首个深空探测测控数传星载系统，解决了月球探测卫星40万公里的远距离地月测控通信的设计难题；在月食方案设计过程中，综合多学科技术，进行系统顶层优化，有效解决了长时间阴影对卫星的安全影响。通过不断的专注研究和不懈的技术攻关，解决了环月探测的诸多关键技术难题，确保了中国首次月球环绕探测任务的圆满成功，实现了中国航天的第三个里程碑。

截至2021年11月，孙泽洲出版专著2部，发表论文20余篇。

截至2021年11月，孙泽洲获得授权发明专利25项。

截至2023年3月，孙泽洲获得国家科学技术进步奖特等奖1项、一等奖1项、国防科学技术奖特等奖等省部级科技奖励5项。

在狠抓技术攻关的同时，作为团队的带头人，孙泽洲非常注重人才培养和团队建设。对年轻人亲手培养、严格要求，并打造和谐的工作氛围，形成了嫦娥四号探测器研制团队“思维严谨、不耻下问、集思广益、信息共享”的内在精神，从而打造了战斗力强、凝聚力强的嫦娥团队。

孙泽洲的父母都在沈阳飞机制造公司工作，他耳濡目染，从小就向往探索宇宙空间奥秘。

孙泽洲的头发理得很短，两眼炯炯有神，透着英气，与人交谈时语速飞快，条理清晰。（新华社客户端评）

孙泽洲是中国航天器总体设计和测控通信技术专家，是中国月球及深空探测器技术的新一代领军人物之一。（人民网评）

孙泽洲为中国深空探测领域的发展做出了突出贡献。（北京日报客户端评）

孙泽洲潜心研究、刻苦攻关，夙兴夜寐、勇于创新，敢为人先、追求卓越。（《劳动午报》评）

孙泽洲嗓门大，语速快，眼光炽烈，充满激情，有着东北汉子特有的爽快和洒脱。作为副总设计师，他又是个特别“较真”的人。生活中的孙泽洲开朗幽默，面对接踵而来的荣誉，他从容淡定。在他的脸上，能读到思索、坚毅，能读到一种充满兴奋和充实的疲惫。（《瞭望新闻周刊》评）

孙泽洲是标准的“航二代”，重压之下，工作中的孙泽洲不曾乱过阵脚，被团队成员奉为“定海神针”。（《中国航天报》评）