沈思孝，字純父，浙江嘉興人。
隆慶二年(1568)進士。
又過了三年，去吏部等候選派。
高拱掌吏部，想留用他作為僚屬，沈思孝極力推辭，于是授職番禺知縣。
殷天茂總管兩廣，想聽從百姓與番人互市，而且開放海口諸山以征取稅收，沈思孝堅持認為不可以。
萬曆初年，因卓有成績，又成為刑部主事。
張居正父親去世不服喪，他與艾穆合作上疏提意見。
廷杖後，被派去戍守神龜衛。
張居正死後，官複原職，提為光祿少卿。
執掌朝政的人讨厭李植、江東之和沈思孝等人。
沈思孝升為太常少卿，禦史龔仲慶奉承旨意诋毀他。
沈思孝于是請求離職，皇上不允許。
不久他升為順天府尹，因寬恕冒名頂替的舉人，降三級使用。
沈思孝仍泰然自若穿着三品官的服飾，後被彈劾，調任南京太仆卿，仍舊降三級。
沒有多久，稱病回家。
吏部尚書陸光祖起用他為南京光祿卿，不久提升為右佥都禦史，巡撫陝西。
甯夏継拜叛亂，皇上下诏令沈思孝移駐下馬關，聲援總督魏學曾。
沈思孝認為兵力太少，請求在浙江、宣府、大同召募士兵各五千，發内府的錢供應軍隊，并乞求寬免前任都禦史李材的過錯，命令他立功贖罪。
下诏讓沈思孝就地召募，而罷免李材不派他去。
沈思孝與魏學曾讨論軍事時意見不合，給事中侯慶遠彈劾沈思孝舍棄邊境之地而在内地防守，布置兵力保衛他的妻子及家人，不管邊境戰事。
改為河南巡撫，他推辭不就任。
不久，征召他為大理卿。
中官郝金假傳聖旨被逮捕入獄，刑部将他的罪減小，沈思孝上奏駁斥，認為應當處死。
皇上很高興，提拔他為工部左侍郎。
陝西進貢羊毛織品禍害百姓，因沈思孝上奏，朝廷下令減去十分之四。
升右都禦史，協助辦理馬政。
起初，朝政推薦李祯為首，沈思孝為副，皇上特地任用沈思孝。
有人懷疑他有人幫忙，給事中楊東明、鄒廷彥相繼上疏反對，皇上認為鄒廷彥受楊東明的指使，貶楊東明，停發鄒廷彥的俸祿。
萬曆二十三年(1595)，吏部尚書孫丕揚掌管外任官吏考察，貶參政丁此呂。
沈思孝與江東之平素與丁此呂很要好。
恰好禦史趙文炳彈劾文選郎蔣時馨受賄，蔣時馨懷疑是沈思孝唆使的，于是攻擊沈思孝先庇護丁此呂，後想在吏部求職未成，因為這兩件事他對時馨