孙芝兰 1920年出生于胶县（今胶州市）河荣庄一个穷苦农民家庭。孙芝兰童年丧父，以讨饭度日。
1940年，中共胶县县委在河荣庄一带活动，经常以她家为联络点。孙芝兰逐渐接触到中共胶县县委领导人，从而明白了许多革命道理。曾多次掩护县委陈少竹、刘锡山、刘涛、王石民、李效周等人，经常用讨来的食物给大家充饥。
1941年，孙芝兰加入中国共产党。在艰苦的岁月里，孙芝兰和中共胶县县委成员李效周（化名王学斌）结成伴侣。解放战争期间，丈夫随军南下，孙芝兰生下一个儿子。她白天忙于看护伤员，晚上背着孩子走门串户发动群众站岗、放哨、做军鞋。在她的带动下，许多妇女积极参加拥军支前工作。
1946年秋后,国民党军重点进攻山东，一部分外逃的地主、恶霸、兵痞、流氓拼凑起还乡团，尾随国民党军队回胶，在城乡大肆捕杀共产党员和干部群众，疯狂地向翻身农民进行反攻倒算。坚持领导群众斗争的孙芝兰被还乡团抓到。敌人为了获得我们党机密情报，对孙芝兰，严刑拷问，孙芝兰始终坚贞不屈。最后，还乡团将孙芝兰及其妹妹和年仅两岁的儿子活埋。