1938年10月，孙晓梅说服了母亲，与许多进步青年步行到皖南泾县，参加了新四军，1940年9月，她光荣地加入了中国共产党。

　　1941年1月，孙晓梅调任中共镇丹（后改山北）县委妇女部长兼管大港区委的工作。她经常往返于日伪据点附近的各个村庄，宣传和组织群众，并多次只身闯到伪乡保长家里，宣传党的政策，布置他们任务，争取他们为抗日出力。通过她的努力，迅速打开该地区的局面。

　　1941年6月，孙晓梅奉调去苏南东路开辟工作。同年八九月间，她被任命为中共武进县委妇女部长。当时那里的日伪军很猖獗，环境十分险恶。孙晓梅置个人安危于不顾，经常晚上进村发动群众，白天睡在庄稼地里，遇有敌情则隐藏在江边芦滩中。

　　1941年底，她被调往中共长江工委任委员，担任长江工委与上级（路北特委）之间的政治交通。她胆大心细，时而扮作农妇，时而装成商人，经常穿越封锁线，出入敌占区，每次都出色地完成任务。

　　1943年5月初的一天，孙晓梅护送地下党干部姚耐等北渡后，于当夜返回途中，行至龙潭营防镇附近的公路上时，不幸被敌特逮捕。日军宪兵小队长本木闻讯后，立即设酒宴招待孙晓梅，妄图诱降，说出新四军和我党的秘密。孙晓梅拍案而起，大骂日寇，愤然将酒席掀翻。本木见诱降不成，恼羞成怒，随即将孙晓梅押到龙潭老虎洼（今南京中国水泥厂后面），进行百般折磨，并惨无人道地将她的乳房剐掉。孙晓梅至死不屈，壮烈牺牲，时年仅29岁。