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幼年求學時期

1913年，孫運璿出生在山東蓬萊的一個普通家庭。因為父親孫蓉昌不在身旁等因素，孫運璿幼年生活必須仰賴家族接濟並因此遭到部分遠親族人欺負。不過與母子相依為命的他，從此養成了好強的個性。

1925年，自幼一直想成為文學家的孫運璿，接受了父親孫蓉昌「中國需要工程與俄文人才」的意見，與父親一起離開家鄉前往哈爾濱，進入專為俄僑子弟舉辦的俄僑實業中學，學習俄文。1927年，孫運璿如願考入俄國人主辦的哈爾濱工業大學預科後，開始了七年[2]的大學生涯。在大學時代，孫運璿成績極好，在1934年畢業時，負責口試的俄國教授，一致通過將他的畢業論文打了「滿分+」的分數，孫運璿以當屆第一名的成績畢業。由於，自小就必須看他人臉色過活，青少年時期又離鄉背井、寄人籬下。所以，孫運璿培養出應對得體、苦幹實幹的態度，這段生活對他日後的性格，影響極大。

抗戰時期

1934年，於哈爾濱工業大學以第一名成績畢業後，由於當時東北在日本人管制之下，日本人尤不願東北訓練出來的人才，回流關內，孫運璿只好改扮商人進入關內。回國後，孫運璿先與母親前往天津，投靠當律師的父親，後又經介紹加入江蘇省連雲港電廠建設。1936年，因為發表的論文「配電網新演算法」受到賞識，而加入南京國民政府資源委員會，參與湘潭湘江電廠的籌備與建設。

1937年，抗日軍興，孫運璿一開始從事戰時臨時電廠的裝配工作，後又接受政府指示，在中央沒有任何支援的情況下，就地組織了一個騾隊，費三個月的時間徒步越過秦嶺與大巴山，將湘江電廠鍋爐，從陝西遷移到重慶大後方去。後來他又奉派至青海，蓋了當地第一座的電廠，並擔任廠長。而後由於他在遷廠與建廠方面的表現，1942年，中央決定派遣孫運璿等人，前往美國田納西水壩管理局參觀見習，並獲准在美國進修，以便從事戰後復員的工作，直至1945年，抗戰勝利為止。

技術官僚

1945年，抗日戰爭結束後，1947年，孫運璿奉命抵台擔任台灣電力公司的機電處長，負責修復台灣電力系統。當時的台灣電力在盟軍轟炸下可謂千瘡百孔，發電量只有正常的十分之一。而原服務台灣電力株式會社的三千名日籍技術員，卻奉令必須撤退回日本。孫運璿在日籍技術人員紛紛返國的情形下，與台籍工程師朱江淮等人合作，藉助當時日本統治時期所留下的高級工業人才，一群尚在就學的台北工專、台南工學院三、四年級學生，四處拼湊零件，一邊修理，一邊學習，在三四十名中國來的技師，以及數百位台灣在地的工程人才通力合作下，在五個月內復原了台灣80%的供電系統，展現了他於技術專業與工程管理方面的長才。

1950年，國共內戰失利後，遷台的國民政府外匯存底將近枯竭，可說是瀕臨破產。同年，孫運璿升任總工程師。經過多方交涉，孫運璿終於向美國西屋公司借貸了200萬美金，陸續完成了烏來水力發電所、台灣東西部配電聯絡線、立霧發電所、新竹變電所等設施。其中又以台灣第一個自力設計安裝的烏來水利發電廠最具重要性。由於這個階段的成績，美國也才恢復對台電的信心，加上韓戰爆發後，美政府重新支持台灣國民黨政府等重要因素，美國開始大力支援台灣的電力建設。至1957年，台電的發電容量已經躍升了一倍。在此階段，由於水力發電的不可靠，孫運璿決定了台電未來「火主水從」的電力政策，大力發展火力發電，結束了台灣輪流停電的歲月。

此後近二十年，孫運璿由處長、總工程師、一路升至台電的總經理，任內爭取美國對大甲溪綜合開發計畫的支援，規劃德基水庫，並引進「目標管理」的公司制度，執行「鄉村電氣化」，在鄉村不惜成本鋪設電力網路，使台灣電力普及率超越當時的日本、韓國，達到99.7%，而由於員工力行所謂的「台電文化」，颱風天中辛苦修復電力設備的台電員工形象，也是在這個時期深入台灣民眾的心目中。


1964年，因為在台電的成績受到世界銀行的青睞，且考慮到家中人口浩繁，薪水不敷開銷，孫運璿同意受聘前往當時受世界銀行扶助的奈及利亞國家電力公司，擔任執行長一職。在任職的三年內，孫運璿率領國際團隊推動尼日河水力發電計畫，奈及利亞的發電量因此增加了88%。不過因在台母親病重，且孫運璿遵守當年對陳誠「回國服務」的諾言，於1967年辭職返台。

交通部長與經濟部長任期

1967年底，以技術官僚身分受台灣政府高層重視孫運璿在嚴家淦內閣中，擔任交通部長一職。孫上任後，首先推行農村「村村有道路」的政策，此後交通部在全國廣建道路，奠立了台灣汽車交通的基礎。而此時正值十大建設之規劃期，而十大建設之中，與交通有關者共有六項，包括北迴鐵路、台灣桃園國際機場（原中正機場）、臺中港、蘇澳港、鐵路電氣化、南北高速公路，均由孫運璿負責規劃。

1969年，因經濟部長陶聲洋突罹癌過世，孫運璿轉任經濟部長。1970年，台灣對外貿易第一次出現盈餘。不過隨後發生中華民國退出聯合國事件與1973年的第一次能源危機，卻嚴重打擊了民眾對台灣經濟的信心。身為內閣中的經濟部長，孫運璿率團訪問沙烏地阿拉伯，以經濟合作計畫換取穩定的中東油源。不過國際原油價格飛漲，台灣仍陷入物價蠢蠢欲動的窘境。孫運璿基於個人信念，本來對於物價管制十分堅持，不過最後還是接納經濟學者的意見，與李國鼎等人建議政府放手讓民生用品價格一次漲足，以消除預期心理，最終化解經濟危機。

為挽回各界對台灣經濟的信心，1972年開始，蔣經國內閣開始一連串的經濟發展計畫。1973年，孫運璿力排眾議，仿效韓國的「科技研究院」，成立以政府資金為主的半官方機構工業技術研究院，突破政府法規限制，以高薪聘請歸國學人，從事產業研發。當時立法院認為工研院乃政府出資，卻因財團法人之地位，政府並沒有管理權而大力反對，後因孫運璿堅持才得以成立，孫運璿也因此被稱為「工研院之父」。

1974年，經濟部長與相關官員規劃甚久的十大建設正式啟動。該計劃除了創造就業，台灣也藉此開始推動產業轉型，諸如中國鋼鐵、中國造船公司、中石化，都在這時候孕育出來，成為台灣重工業的基礎。同年，孫運璿經與旅美學人潘文淵深談之後，決定半導體產業為台灣1970年代中期之後的經濟發展重點。於一片反對聲中，以官位去留做為宣示的他，在堅持成立工研院技術顧問委員會後，終於自美國RCA（美國無線電公司；Radio Corporation of America）技術移轉（後稱為RCA計畫），取得了積體電路的技術。

1977年，孫運璿極力協調國防部，徵用新竹所在的科學園區的用地後，並於1980年代初順利完工。儼然成為台灣科技產業的主要基地與積體電路示範工廠的竹科落成後，台灣成為當時全球可以生產積體電路的少數地區之一。事實上，孫運璿一手擎劃的工研院與半導體也皆成為1980年代－2000年代的台灣產業火車頭，今許多科技業名人如聯電董事長曹興誠、聯發科董事長蔡明介等人，均出自工研院，而張忠謀於建立台積電前也擔任過工研院院長。

行政院長任期

1978年，原行政院長蔣經國當選總統後，隨即拔擢孫運璿擔任行政院長一職．任行政院長的孫運璿先生提出「臺灣地區許多極具觀光價值之天然資源遭受損害，應採取有效措施予以維護」，隨即在 1979 年 4 月行政院院會通過「臺灣地區綜合開發計畫」，其中指定玉山、墾丁、雪山、大霸尖山、太魯閣、蘇花公路、東部海岸公路等地區為國家公園預定區域，並指示內政部應積極辦理。於 1980 年，國家公園之規劃設立首次被列為政府重要施政計畫之一，並首次獲得政府正式編列共計345萬元之規劃建設國家公園經費。主要以原訂之墾丁國家公園為規劃對象，加上當時內政部長張豐緒先生，係屏東人，對墾丁一帶極為熟悉，本身熱愛山林，對自然保育及國家公園之推動積極熱心，是爾後墾丁國家公園得以在萬難中，優先規劃設立之主因。墾丁國家公園最終於 1982 年 9 月 1 日正式成立，台灣首座國家公園終告誕生。

孫運璿先生任行政院長的第一個挑戰就是中美斷交事件。當時孫運璿除了以愛國捐獻活動來化解民間對美國與政府的不滿，並宣佈開放國民自由出國觀光的政策如期施行，新竹科學園區也依照預定計畫，於中美斷交十日後開工，吸引許多台灣旅外科技人士回國創業，以此挽回國民對國家的信心，並推動美國國會於1979年通過台灣關係法，讓台美雙方在斷交後依然保持實質關係。

1979年，台灣爆發美麗島事件，國民黨政府藉由事端大量剷除台灣反對黨力量。孫運璿雖是技術官僚出身，卻也不免捲入此政治事件。一般來說，由蔣經國主導的該事件處理與監禁異議人士決定，無法置喙的孫運璿所扮演的角色，常引人爭議。例如在立法院遭到黨外立法委員的嚴厲質詢，他就曾說[3]：「高雄暴力事件絕非官民衝突事件，而是少數分裂分子毆打執行公務的憲兵與警察。……根據軍事審判機關起訴書，其中八名有叛亂罪嫌，依法軍事審判；其餘無叛亂罪嫌者，全交由司法審判。本案現在已進入司法程序之中，行政部門自當尊重司法獨立，由司法單位依法辦理。」此聲明雖於1980年代初期台灣尚屬溫和，但其反民主立場成為了他日後少數被質疑的施政經歷。

雖然，在民主政治改革上，孫運璿並無貢獻，不過在經濟方面，他的先知卓見的確是臺灣經濟奇蹟的關鍵因素。1982年，孫運璿為加速國家科技發展，明訂了「自動化、資訊、材料、能源、生物技術、雷射、肝炎防治、食品加工」等八大重點科技。其中的自動化、資訊與材料發展頗受好評，不過執行方式卻受到質疑。這些質疑包括政府投資補助的對象良莠不齊，八大科技的範圍過於廣泛等。「有的似乎是在科技界多數人毫不知情的情況下，由少數人『悄悄』列入的。……這種『本末倒置』的決策方式，已足令人吃驚。」不過事後至少在資訊發展與產業自動化上，台灣還是因此取得進步。另外在同年，針對經濟發展帶來的城鄉差距與貧富不均，孫內閣推出了「全面加強基層建設，提高農民所得方案」，以兩百億的資金，縮短農民與非農民所得的差距，並加強農村福利設施，提高農民生活水準。而孫運璿這時經常輕車簡從，四處察看工程進度，也因而累積了不少的民間聲望，受到許多基層百姓的支持。事實上，孫運璿擔任行政院長期間，台灣在貨幣穩定與通貨膨脹不算嚴重的情況下，國民所得從1977年的1182元，在短短六年內將近翻了三翻到1984年的3134元，而此期間平均近兩位數的經濟成長率，更為世界第一。

晚年與逝世

中風後的孫運璿仍偶有露面，但需以輪椅代步，身體虛弱，只有偶爾出席公益活動和國民黨活動，他曾拍攝公益廣告呼籲大家注意自身健康，按時量血壓，他也是董氏基金會的名譽顧問。1996年，孫運璿的舊同事與舊部屬如徐立德等人共同成立了孫運璿學術基金會，由時任行政院副院長的徐立德擔任董事長，並由孫運璿在「科技發展方案」時，在半導體等產業培養出來的企業家如當時台電公司董事長張鍾潛，中興工程公司董事長張斯敏，聯華電子公司董事長曹興誠，台積電公司董事長張忠謀等人擔任董事的職務。一開始基金會以表揚優秀公務員為主，後來也擴及了公共政策的研究、舉辦研討會、發表論文、出版刊物等事業。

因為政績斐然，即使失去部分行動能力及淡出政壇的孫運璿，仍常被視作國民黨選舉時匯聚選票的重要人物之一，民進黨執政以後，也一直被續聘為總統府資政一職。除此，連戰四年內的兩次總統競選活動過程中，孫運璿不但屢次無條件表示身為國民黨忠貞黨員，只要是黨推出的候選人，不管賢愚不肖，他都無條件支持，雖然言語不便也抱病站臺助選，展現其對於中國國民黨的極度忠誠。2005年之後，因病情不復樂觀，孫運璿就相當罕於出現在公眾場合。他最後一次公開露面的活動，是2005年8月16日出席馬英九領取國民黨主席當選證書之儀式。

孫運璿於2006年1月30日因呼吸困難送往臺大醫院轉到榮總，確診為急性心肌梗塞、併發急性心臟衰竭及急性肺水腫；2月2日，曾一度發生心跳停止，後經搶救恢復心跳；2月14日晚上，出現敗血性休克現象；2月15日0時33分，病逝於台北榮民總醫院，享年93歲。

孫運璿逝世後，靈堂設於榮總介壽堂，供民眾哀悼，並於25日由總統府以國喪辦理治喪事宜，由連戰擔任主祭，覆以國旗、國民黨黨旗，總統陳水扁、副總統呂秀蓮及五院院長皆前往致祭。公祭結束後，安葬於基隆七堵的欣欣墓園。