天启初年，曾为山东临清
道员，参与平定徐鸿孺乱有功。旋调
福建省巡海道参政，与福建巡抚
南居益等，力主收复被荷兰侵占的澎湖列岛。天启四年正月初二日，
明朝水师誓师，攻打盘踞澎湖的荷兰海军。
荷兰军队拼命抵抗，相持到五月份，孙国桢亲自率领数十艘战舰驰援，并调来火器部队，加强攻势。至八月，荷兰海军司令孙克率军向孙国桢投降，
澎湖列岛又回到了祖国的怀抱。
天启七年，孙国桢因收复澎湖有功，升任登莱巡抚，任上积极支援
东江镇总兵
毛文龙在
辽东的军事行动，为东江明军取得“丁卯战役”的胜利提供了后勤保障。