孙伟长期从事土木工程材料领域的教学、科研和人才培养工作。主要从事高性能混凝土、高性能与超高性能纤维增强水泥基复合材料、高效能防护工程材料的基本理论、应用技术、结构形成与损伤劣化机理、工业废渣资源化、复合因素作用下结构混凝土耐久性评价和寿命预测新理论与新方法等方面开展了科学研究。