1978年7月23日，孙燕姿出生于新加坡，祖籍中国广东省潮州市，父亲孙耀宏是新加坡南洋理工大学电机系教授，母亲是一名教师。姐姐孙燕佳比燕姿大三岁，任职新加坡巴克莱投资银行副总裁，妹妹孙燕美小六岁，是新加坡国立大学医学硕士，燕姿作为家中的第二个女儿，次+女=姿，故取名“燕姿”。

孙燕姿毕业于南洋理工大学，父亲是燕姿音乐的启蒙者，燕姿从小热爱音乐，五岁开始学钢琴，十岁第一次在舞台上唱歌，十八岁写下第一首自己作词作曲的歌《Someone》。

大学时，母亲为燕姿报名李伟菘音乐学校，开始学习唱歌，担任校园乐队主唱，碰巧当时即将上任华纳音乐董事长的周建辉到访李伟菘音乐学校，李伟菘安排数位表现较好的学员唱歌，孙燕姿独特的的嗓音和扎实的音乐功底引起华纳制作人的关注，表示要签约，但由于孙燕姿的父亲坚持要女儿完成学业后才签约，于是唱片公司决定等她两年，在2000年她才正式签约华纳唱片

华纳音乐于2000年6月9日推出孙燕姿的首张音乐专辑《孙燕姿同名专辑》，孙燕姿由此开始了她的音乐之旅。2000年，孙燕姿的首张专辑《孙燕姿同名专辑》获得台湾地区年度专辑销售冠军，在台湾卖出30余万张的好成绩，其中一首《天黑黑》红遍台湾大街小巷，孙燕姿以《天黑黑》一曲成名，并获得第12届台湾金曲奖最佳新人奖。