孫伯鎮在抗日戰爭時期屬泰安縣第十區，初期，東程村、西程村、朝陽莊隸屬肥城縣，五埠村南北路西的半個村隸屬東平縣，其余各村隸屬泰安縣十區西五分區。1939年10月劃歸泰安縣壹區，1941年屬泰西壹小區，1949年6月歸肥城縣第八區。1950年2月區以下建鄉，全區有7個鄉，1956年並為3個鄉（孫伯、紅山、南欒）。1958年4月撤區並鄉，同年9月撤銷鄉改建孫伯人民公社。1960年1月，東塢、西塢、琶山三個大隊由安支離破碎公社劃歸孫伯公社，自此，孫伯公社轄十七個大隊。原來的高級社改稱生產隊，1982年轄3個管理區，1983年12月孫伯公社改稱孫伯區，下設三個鄉（孫伯鄉、南欒鄉、北欒鄉），管理區撤銷。1985年11月，孫伯區改為孫伯鄉，區以下的鄉撤銷。1987年12月25日，設孫伯、南欒、塢山、劉莊四個管區。於1996年1月8日，孫伯鄉改為孫伯鎮。