于是，孙维世报考了莫斯科戏剧学院表演系和导演系。
与年轻的林彪相遇莫斯科
孙维世在莫斯科学习期间，认识了一位年轻的八路军将领，他就是当时的抗日名将林彪。
林彪带领八路军在平型关与日军交战取得胜利，消息传出后全国上下为之沸腾，他的名字也因此响亮起来。1937年春天，林彪在山西战区再次与日军交战，同样取得胜利。看着缴获的日军武器和押解着的日军俘虏，林彪非常高兴，他穿上缴获的日本军官的大衣，骑着东洋大马兴奋地在刚刚平息的战场上飞奔，连警卫员也被抛在了身后。
此时参战的各方部队正在清理战场。国民党阎锡山部队的士兵远远看见一个日本军官模样的人，骑一匹日本战马飞奔而来，举枪便射。林彪不幸负伤，差点从马背上跌下去，等警卫员赶到时，他的军装已渗出了鲜血。
1938年，经中共中央批准，林彪去苏联治伤。莫斯科的许多中国烈士子女邀请林彪去作报告。看着这位为抗日战争作出大贡献的年轻名将，烈士的后代们都很羡慕。
就在这时，林彪认识了孙维世。他们同样关心中华民族的命运，林彪向孙维世谈了很多国内抗战的情况，孙维世很感兴趣。在交往中，两个人很快就熟悉了。
孙维世长得端庄、秀丽，常有笑容，在延安读书时就是学校里有名的美女。在交往中，林彪对她产生了好感，当时曾向孙维世求婚，但被孙维世拒绝了。
1942年林彪回国后，在延安与叶群结婚。
1946年，孙维世在苏联学成归国。周恩来夫妇为安全计，让她取道东北，并告诉她担任东北军政首长的就是林彪，有困难可以找他帮助。孙维世的归来在林彪内心引起了波动。叶群非常不满。后来得知孙维世和好友林利即将来东北解放区开展工作时，叶群甚至冒用李立三的名义发出了一封电报：“孙维世同志，请你为了党的利益，不要来哈，林利可以来。”（林利《往事琐记》，中央文献出版社2006年版）孙维世怎么也想不到，东北之行为她以后的命运埋下了一颗“定时炸弹”。
“红色公主”的事业与婚姻
1949年秋天，北京城阳光灿烂，作为新中国领袖的毛泽东决定出访苏联。夫人江青要求前往，没有得到批准。曾经留学苏联的孙维世却被任命为随毛泽东访苏的翻译组组长，同时兼管访问中的一切机要工作，这令很多人羡慕不已。周恩来在出发前找养女长谈，一再嘱咐她要好好工作。孙维世默默点头，铭记在心。
出访归来，江青找到孙维世，要她谈谈随同毛泽东出访的情况，孙维世拒绝了。她对江青说，这些都是国家机密，没什么好谈的。此后，孙维世成为建国初期可以自由进入中南海的极少数女性之一，就是平时她也可以带人进去，中央领导人和警卫人员决不阻拦。孙维世成了那个时代令人羡慕的“红色公主”。
江青后来曾对孙维世说，你是总理的女儿，我是主席的夫人，我们联合起来力量就很大，要对付那些反对我们的人。孙维世对此大惑不解，她天真地认为，所有住在中南海的党和国家领导人都同周恩来夫妇一样地喜欢她，有什么需要“对付”的呢。
建国后，周恩来夫妇根据孙维世所学的专业，将她安排在中国青年艺术剧院工作，后来又因工作需要调到中央实验话剧院。她很快从一名普通的导演成长为总导演、副院长。可以说，孙维世是上世纪50年代最优秀的艺术家之一。她先后翻译了外国名剧《一仆二主》、《女店主》，导演了《保尔?柯察金》、《文成公主》、《马兰花》等很有影响的剧目，同时与其他艺术家共同创建了中央实验话剧院。她的这些成就令周恩来夫妇十分高兴——唯一不高兴的是，这位“红色公主”在对待恋情时依然倔强、执拗。