魏黄初二年（221 年），武昌宫阙前，十九岁的孙登面对吴王印绶长揖到地：\"方今九州未一，臣何敢受万户侯之封？\" 孙权望着长子清瘦的身影，想起其生母卑微却由徐夫人抚养的身世，终下诏立为太子。选诸葛恪、张休、顾谭、陈表为 \"四友\"，命张休从张昭受《汉书》，还以授登，自此开启 \"昼讲诗书，夜论兵法\" 的东宫岁月。
孙登与僚属相处，常弃太子仪制，与诸葛恪共乘一车，和顾谭同帐而眠。太傅张温进言：\"中庶子职在切问近对，当用隽德之士。\" 遂以陈表等为中庶子，然孙登仍令整巾侍坐，谓左右：\"贤才在侧，何须虚礼？\" 黄龙元年（229 年）孙权称帝，立为皇太子，以 \"四友\" 为股肱，东宫一时 \"多士盈门\"，时人比之 \"稷下学宫\"。
孙权迁都建业，命陆逊辅登镇武昌。孙登射猎必避良田，行至歇宿处，专选荒田空地，谓左右：\"吾习骑射，不可累民。\" 尝有弹丸掠过车驾，侍从擒获带弹者，其人不服，孙登令取己用弹丸比对，见型号不同，即释之曰：\"物有相似，不可轻罪。\" 又失金马盂，查得是亲近侍从所为，不忍加刑，仅呼责数语遣归，诫左右勿言。
弟孙虑卒，孙权悲痛减膳，孙登连夜奔丧，见父亲憔悴，跪谏：\"虑弟夭亡，命也。方今朔土未一，陛下当重社稷，勿过毁伤。\" 孙权纳言，为之加餐。嘉禾三年（234 年），孙权征新城，孙登居守建业，时逢荒年，盗贼蜂起，乃制定科令，明赏罚、严 patrol，旬月间 \"路不拾遗\"，百姓谓 \"有宣父之风\"。
赤乌四年（241 年），孙登病笃，强起握笔上疏：\"愿陛下弃下流之恩，修黄老之术，笃养神光。皇子和仁孝聪哲，宜早建置。诸葛恪才略博达，可任腹心；陆逊忠勤为国，当委以军国。\" 写至 \"郡县荒残，民物凋弊\"，墨渍染袖，犹强书 \"宽刑轻赋，均息力役\"。绝笔后，疏稿方达御前，孙权读至 \"臣死无恨\"，恸哭曰：\"此子若在，孤何忧嗣位？\"
孙登薨时三十三，谥 \"宣太子\"。豫章太守谢景弃官奔丧，孙权叹：\"太子宾客，不同于他吏。\" 许其复职。史载其居东