在学术方面，孙机受沈从文、宿白两位名师悉心指导，并将平生所学传授给扬之水、葛承雍等学生。2022年7月，“文学中的服饰：纪念沈从文先生诞辰120周年学术论坛”在国博召开，孙机做主旨发言谈到将服饰与文学作品相关描写相互印证，这既是古代服饰研究的重要方法，也是对沈从文先生一生中最重要的两项成果的概括。

　　孙机在文博界享有很高的声誉与影响力。他曾多次为国家重点珍贵文物征集项目把关论证，87岁高龄仍坚持为一线文物进出境责任鉴定人员现场授课。无论是文物出境展览还是追索流失文物，孙机都给予了非常多的学术支持。比如他多次为流失海外文物回归助力献策，促成流失英国的青铜虎鎣、流失日本的曾伯克父青铜组器等文物回归祖国。

　　晚年的孙机主要想做两件事，一是办一个中国古代服饰展，二是整理出版自己的文集。2021年2月，91岁高龄的他作为策展人，为国博策划了“中国古代服饰文化展”，迅速掀起观展热。展出文物的精美自不用说，更令人难忘的是各种辅助展品和饱含知识的线描图。他指导北京服装学院团队复原制作的15尊古代人物雕塑及服饰，完整再现了古人衣冠配饰的整体形象，成为古代衣冠配饰的范本。他还多次到展厅亲自讲解，一说就是两个多小时，令人折服。

　　2022年，北京大学考古文博学院庆祝考古专业成立百年，为樊锦诗、孙机等杰出校友颁发了“考古文博学院杰出院友奖”，这是他看重的。

　　如今，八卷本的《孙机文集》，经过他多次校改，校样已全部修改完成，即将出版。

　　浙江省文物考古研究所研究员郑嘉励回忆起1998年前后读到孙机的《汉代物质文化资料图说》时的激动，“每一篇文章都特别扎实、论说有据，让你不忍放下，仿佛一座丰富的宝藏”“他的结论就是你的起点，你可以在此基础上开始更远的航行”。

　　《汉代物质文化资料图说》是孙机的代表作，享誉海内外学术界。在这本书里，古器物和古文献“打成一片”，如一部汉代大百科全书。全书涉及两汉社会生活的方方面面，两汉的考古发现几乎尽皆网罗在内，虽考校一器一物却不限于一器一物，征引宏富，论据严密，笔锋所到，总能纵横捭阖。以实物与文献相结合的办法为各种古器物定名，并且在此过程中揭示出人与物的关系，进而见出两汉社会的种种历史风貌，这种研究方法令很多学者茅塞顿开，也引领很多人走上研究之路。

　　孙机著作中严整精细的线描图，均是他亲手绘制。绘图的时间，常常数倍于写作，他为每本书付出的心血可想而知。家人回忆，有的时候，他吃完晚饭就坐下来开始画，等画完了，抬头一看，天都亮了。现在印刷条件好了，很多考古、文物图书都直接采用照片而不用线描图了。但孙机认为，线描图有不可替代的作用，能把要表现的细节刻画得更清楚。