万历初年，任刑部主事，因反对
张居正夺情受廷杖充军。居正死后召回，任光禄、太常少卿、
顺天府尹等职。后又任南京光禄卿，升右佥都御史，巡抚陕西、宁夏。改抚河南，力辞不就。不久召为大理卿。时有
宦官郝金违法，刑部宽纵其罪，思孝依法予以严惩，进
工部侍郎。陕西贡织羊绒是当地百姓的一大负担，沈思孝奏减十分之四。升为
右都御史，协理军机大事。万历二十三年(1595)一月，日本统治者
丰臣秀吉侵略朝鲜，明神宗
朱翊钧遣使构和，封丰臣秀吉为日本国王。沈思孝认为不应妥协，奏请修战守备，并指责主和派。次年，病重归乡。5年后卒，赠
太子少保。素以直节闻天下。然尚气好胜，动辄多忤，颇被物议。引疾归。当时曾于荐桥之东建半郭楼。另有别墅绿罗庄，在相湖(今嘉兴市郊区
七星乡相家荡)滨。嘉兴城区甪里街有其专祠。其诗流丽清脱，有《溪山堂草》4卷。著有《陆沈漫稿》6卷、《继山草堂集》20卷、《秦录》1卷、《晋录》1卷。其中《秦录》、《晋录》多记秦晋等地的形胜风土，对了解明代秦晋地区经济、政治、文化有参考价值，《四库总目》并传于世。
沈思孝，字纯父，嘉兴人。举隆庆二年进士。又三年，谒选。高拱署吏部，欲留为属曹，思孝辞焉，乃授番禺知县。
殷正茂总制两广，欲听民与番人
互市，且开海口诸山征其税，思孝持不可。
万历初，举卓异，又为刑部主事。
张居正父丧夺情，与
艾穆合疏谏。廷杖，戍神电卫。居正死，召复官，进光禄少卿。政府恶
李植、
江东之及思孝辈。思孝迁太常少卿，御史龚仲庆希指诋之，思孝遂求去，不许。寻迁
顺天府尹，坐宽纵冒籍举人，贬三秩视事。思孝御三品服自若，被劾，调南京
太仆卿，仍贬三秩。未几，谢病归。
吏部尚书陆光祖起为南京光禄卿。寻进
右佥都御史，巡抚挟西。宁夏
哱拜叛，诏思孝移驻下马关，为总督
魏学曾声援。思孝以兵少，请募浙江及宣、大骑卒各五千，发内帑供军，并乞宥故都御史李材罪，令立功。诏思孝近地召募，而罢材勿遣。思孝与学曾议军事不合，给事中侯庆远劾思孝舍门户而守堂奥，设逻卒以卫妻孥，不任封疆事。改抚河南，辞不赴。
顷之，召为大理卿。中官郝金诈传懿旨下狱，刑部薄其罪，思孝驳诛之。帝悦，进工部左侍郎。陕西织羊绒为民患，以思孝奏，减十之四。进
右都御史，协理戎政。初，廷推李祯为首，思孝次之，帝特用思孝。或疑有奥援，
给事中杨东明、邹廷彦相继疏劾。帝以廷彦受东明指，谪东明，夺廷彦俸。
二十三年，
吏部尚书孙丕扬掌外察，黜参政丁此吕。思孝与东之素善此吕。会御史赵文炳劾文选郎蒋时馨受贿，时馨疑思孝嗾之，遂讦思孝先庇此吕，后求吏部不得，以此二事憾已，遂结
江东之、
刘应秋等，令
李三才属文炳。帝恶时馨，罢其官。思孝等疏辨，且求去。丕扬言时馨无罪，此吕受赃有状，思孝不当庇。因上此吕访单，乞归。访单者，吏部当察时，咨公论以定贤否，廷臣因得书所闻以投掌察者。事率核实，然间有因以中所恶者。帝降诏慰留丕扬，逮此吕，诘让思孝。御史俞价、强思、
冯从吾，给事中黄运泰、
祝世禄，皆为时馨讼冤，语侵思孝、东之。给事中杨天民、
马经纶、马文卿又各疏劾思孝，大抵言文炳之疏由思孝，藉以摇丕扬也。思孝屡乞罢，因诋丕扬负国。员外郎岳元声言大臣相攻，宜两罢，似并论丕扬、思孝，而其指特攻时馨以及丕扬。疏方上，文炳忽变其说，谓：“元声、东之述思孝意，迫之救此吕、劾时馨，非己意也。帝皆置不问。
思孝素以直节高天下，然尚气好胜，动辄多忤，以此吕故，颇被物议。然时馨、此吕皆非端人，丕扬、思孝亦各有所左右。其明年，御史林培请辨忠邪，又力诋思孝、东之；且言：“丕扬杜门半载，辞疏十上，意必得请而后已。思孝则杜门未几，近见从吾、运泰等罢，谓朝廷不难去言官五六人以安我。此人不去，为朝端害。”帝顾思孝厚，谪培官。乾清宫灾，思孝请行皇长子冠礼以回天心。又以日本封事大坏，请亟修战守备，并论
赵志皋、石星误国。其秋，丕扬去位，思孝亦引疾，诏驰传归，朝端议论始息。久之，丕扬复起为吏部，御史史记事复诋思孝与顾天飐合谋欲构陷丕扬。
顾宪成、高攀龙力辨其诬，而思孝卒矣。天启中，赠
太子少保。