孫世林出自大連毅騰青訓。
2004年，孫世林隨大連鐵路獲得Nike World Club Cup U-14 2004中國賽區冠軍，他們在決賽中點球4：2擊敗北京現代 。在參加曼徹斯特的決賽圈的20支隊伍裏，最終獲得13名。
2006年，在哈爾濱毅騰開始了自己的職業生涯，並在當年獲得了中國乙級聯賽亞軍，隨隊沖甲成功。
2007年下半年，出任哈爾濱毅騰足球俱樂部隊長，成為中國聯賽最年輕的隊長
2008年繼續以隊長身份參加中國足球甲級聯賽
2009年 代表山東男子足球隊，參加中華人民***和國第十壹屆運動會獲得第三名
2010年繼續在乙級聯賽打拼
2011中乙撫順新野罕王
2012加盟中超遼寧宏運後租借到中甲球隊福建駿豪
2012當選中甲球隊福建駿豪隊長
2013回歸中超遼寧宏運
2015年7月26日，中超第21輪遼足主場迎戰舜天的比賽中，孫世林暴力踢倒江蘇舜天球員吳曦，引起了舜天球員的不滿，場面壹度失控。對於這次犯規，當值主裁判王津僅給了孫世林壹張黃牌。事後根據裁判評議組的報告、比賽錄像以及當事人書面說明、陳述等，中國足協認定孫世林使用野蠻方式踢人，為暴力行為。依據《中國足球協會紀律準則》第55條之規定，中國足協在2015年8月4日做出決定：停止遼寧足球俱樂部盤錦宏運隊運動員孫世林參加中國足球協會超級聯賽比賽4場並罰款人民幣2萬元的處罰決定。