2016年11月16日,孙相渊出演的家庭伦理剧《OhMy金雨》在韩国KBS电视台播出。2017年4月,孙相渊出演的奇幻喜剧《芝加哥打字机》在韩国tvN电视台播出,在剧中饰演少年时期的白泰敏；5月8日,出演KBS浪漫爱情独幕剧《个人主义者智英小姐》；5月10日,出演的浪漫爱情喜剧《奇怪的搭档》在韩国SBS电视台播出,在剧中饰演少年时期的卢智旭；10月14日,出演的爱情剧《卞赫的爱情》在韩国tvN电视台播出,在剧中饰演少年时期的权帝勋；11月,出演的奇幻爱情剧《我的鬼神搭档》在韩国MBC电视台播出,在剧中饰演少年时期的车东卓。2019年3月14日,孙相渊主演的网剧《三倍的暧昧》播出；5月,主演的剧情片《往日无足可惜》上映；7月,出演的职场剧《升级》在韩国MBN电视台播出；8月1日,主演的网剧《三倍的暧昧》第二季播出；8月29日,主演的剧情片《蜂鸟》上映,在片中饰演恩熙的大哥,独得父母宠爱并寄予厚望的泰勋；11月,主演MBC网剧《恋爱未遂》,在剧中饰演姜湛蓝。2020年1月,孙相渊出演的医疗爱情剧《浪漫医生金师傅2》在韩国SBS电视台播出,在剧中饰演石垣医院的VIP患者姜益俊。2021年5月31日,孙相渊参演的体育题材励志剧《球拍少年团》在韩国SBS电视台播出,在剧中饰演方允潭。2022年1月28日,孙相渊参演的漫改校园惊悚剧《僵尸校园》在Netflix上线,在剧中饰演射箭天才张荷莉的弟弟,存在感低且寡言少语的高中生张宇进。