2009年，获得意大利西西里岛政府设立的马约拉纳和平科学奖。

孙鸿烈长期从事农业自然资源及区域综合开发方面的研究，提出了可更新资源的整体性、多宜性、区域性与有限负荷等特性，强调将自然资源作为整体系统进行综合研究。20世纪70年代起主持中国科学院青藏高原综合科学考察研究工作，取得了一系列为国内外关注的成果。同时，倡导并领导建立了中国生态系统观测研究网络，把资源环境的研究推向深入阶段。

1961年，孙鸿烈开始从事青藏高原科学研究，主持了中国科学院青藏高原综合科学考察项目，先后几十次到高原工作。他以“青藏高原的隆起及其对自然环境与人类活动影响”为中心问题，组织地球科学、生物科学等50余个专业，开展多学科的综合研究。

20世纪70年代起主持中国科学院青藏高原综合科学考察研究工作，取得了一系列为中国国内外关注的成果。80年代后，他继续组织、主持青藏高原的综合科学考察等重大项目。90年代，他主持“八五”、“九五”国家攀登计划项目“青藏高原形成演化、环境变迁与生态系统研究”和“青藏高原环境变化与区域可持续发展”，使青藏高原领域的研究步入一个新阶段。他从全国性资源环境问题、区域性资源开发与经济发展战略、典型地区资源合理开展试验示范三个层次推动了中国土地资源开发治理与环境保护方面的研究。

1988年，他领导建立了国家级长期生态监测、研究与经营示范网络“中国生态系统研究网络”，以实现对中国各主要生态系统和环境状况的可持续利用，为国家有关资源、环境方面的重大决策和全球环境变化研究提供了科学依据，将资源环境的研究推向深入阶段。

1986年获中国科学院科技进步奖特等奖，1987年获国家自然科学奖一等奖，1989年获陈嘉庚地球科学奖，1995年获何梁何利基金“科学与技术进步奖”，2009年获马约拉纳-和平科学奖。

他主持的“青藏高原隆起及其对自然环境与人类活动影响的综合研究”项目，于1988年获国家自然科学奖一等奖。

截至2017年，孙鸿烈参与组织编写了钱伟长任总主编的《20世纪中国知名科学家学术成就概览 地学卷·大气科学和海洋科学分册》，并主编了《中国生态系统定位观测与研究数据集》系列丛书。

截至2009年，孙鸿烈在中国科学院研究生院一共培养了10多名博士生 。根据中国科学技术信息研究所、国家工程技术数字研究馆信息、全国图书馆参考咨询联盟，孙鸿烈培养学生情况如下：

2022年9月1日，参加CCTV1《开学第一课》，主讲“青藏科考的故事”。

孙鸿烈从20世纪50年代起就开始从事农业、自然资源和区域综合开发方面的考察和研究，参与了中国大部分地区的自然资源综合考察，为中国综合开发和区域农业发展做出了重要贡献。特别是70年代到80年代，支持了青藏高原考察，领导建立了全球生态建设的网络，把资源建设推向深入的阶段。（中国科学院评）