2002年,孙海英与吕丽萍合作出演了一部三集的贺岁片《心中的节日》,该剧以纪实的风格拍摄,讲述了两人双双重返西藏,记录下他们对这片土地的理解和片断思索。 同年9月,孙海英和吕丽萍夫妇继续联袂主演了一部都市情感剧《假装没感觉》。2003年,35集古装大戏《大唐歌飞》播出,孙海英在剧中饰演飞流豪放的诗仙“李白”。他表示李白的狂放不羁与自己性格中的某些部分极为相似,因此饰演李白一角做了相当充分的准备。同年与演员李亚鹏,周迅合作出演了古装剧《射雕英雄传》,在剧中饰演洪七公。2005年,孙海英、董勇、丁嘉丽主演20集连续剧《誓不罢休》,孙海英在剧中扮演男一号刑警队长—江满全。在刑侦局拍摄的40多天,使他在扮演一个警察的同时也切实地接触到了真实的警察生活,并深深为之感动。