孙家栋是我国人造卫星技术和深空探测技术的开创者之一，为我国突破卫星基本技术、卫星返回技术、地球静止轨道卫星发射和定点技术、导航卫星组网技术和深空探测基本技术作出了重大贡献；为创建和发展我国人造卫星总体技术、卫星航天工程管理技术和深空探测技术，作出了系统的、创造性的成就和贡献；是我国月球探测的主要倡导者之一，担任月球探测一期工程的总设计师，确定了工程目标和工程总体方案，对工程各大系统的技术途径作出重要决策。　

1988年当选国际宇航科学院院士，1992年当选中科院院士，1996年当选国际欧亚科学院院士。1999年荣获“两弹一星”功勋奖章，2010年1月11日获国家最高科学技术奖。