于是，孫維世報考了莫斯科戲劇學院表演系和導演系。
與年輕的林彪相遇莫斯科
孫維世在莫斯科學習期間，認識了一位年輕的八路軍將領，他就是當時的抗日名將林彪。
林彪帶領八路軍在平型關與日軍交戰取得勝利，消息傳出后全國上下為之沸騰，他的名字也因此響亮起來。1937年春天，林彪在山西戰區再次與日軍交戰，同樣取得勝利。看著繳獲的日軍武器和押解著的日軍俘虜，林彪非常高興，他穿上繳獲的日本軍官的大衣，騎著東洋大馬興奮地在剛剛平息的戰場上飛奔，連警衛員也被拋在了身后。
此時參戰的各方部隊正在清理戰場。國民黨閻錫山部隊的士兵遠遠看見一個日本軍官模樣的人，騎一匹日本戰馬飛奔而來，舉槍便射。林彪不幸負傷，差點從馬背上跌下去，等警衛員趕到時，他的軍裝已滲出了鮮血。
1938年，經中共中央批準，林彪去蘇聯治傷。莫斯科的許多中國烈士子女邀請林彪去作報告。看著這位為抗日戰爭作出大貢獻的年輕名將，烈士的后代們都很羨慕。
就在這時，林彪認識了孫維世。他們同樣關心中華民族的命運，林彪向孫維世談了很多國內抗戰的情況，孫維世很感興趣。在交往中，兩個人很快就熟悉了。
孫維世長得端莊、秀麗，常有笑容，在延安讀書時就是學校里有名的美女。在交往中，林彪對她產生了好感，當時曾向孫維世求婚，但被孫維世拒絕了。
1942年林彪回國后，在延安與葉群結婚。
1946年，孫維世在蘇聯學成歸國。周恩來夫婦為安全計，讓她取道東北，并告訴她擔任東北軍政首長的就是林彪，有困難可以找他幫助。孫維世的歸來在林彪內心引起了波動。葉群非常不滿。后來得知孫維世和好友林利即將來東北解放區開展工作時，葉群甚至冒用李立三的名義發出了一封電報：“孫維世同志，請你為了黨的利益，不要來哈，林利可以來。”（林利《往事瑣記》，中央文獻出版社2006年版）孫維世怎么也想不到，東北之行為她以后的命運埋下了一顆“定時炸彈”。
“紅色公主”的事業與婚姻
1949年秋天，北京城陽光燦爛，作為新中國領袖的毛澤東決定出訪蘇聯。夫人江青要求前往，沒有得到批準。曾經留學蘇聯的孫維世卻被任命為隨毛澤東訪蘇的翻譯組組長，同時兼管訪問中的一切機要工作，這令很多人羨慕不已。周恩來在出發前找養女長談，一再囑咐她要好好工作。孫維世默默點頭，銘記在心。
出訪歸來，江青找到孫維世，要她談談隨同毛澤東出訪的情況，孫維世拒絕了。她對江青說，這些都是國家機密，沒什么好談的。此后，孫維世成為建國初期可以自由進入中南海的極少數女性之一，就是平時她也可以帶人進去，中央領導人和警衛人員決不阻攔。孫維世成了那個時代令人羨慕的“紅色公主”。
江青后來曾對孫維世說，你是總理的女兒，我是主席的夫人，我們聯合起來力量就很大，要對付那些反對我們的人。孫維世對此大惑不解，她天真地認為，所有住在中南海的黨和國家領導人都同周恩來夫婦一樣地喜歡她，有什么需要“對付”的呢。
建國后，周恩來夫婦根據孫維世所學的專業，將她安排在中國青年藝術劇院工作，后來又因工作需要調到中央實驗話劇院。她很快從一名普通的導演成長為總導演、副院長。可以說，孫維世是上世紀50年代最優秀的藝術家之一。她先后翻譯了外國名劇《一仆二主》、《女店主》，導演了《保爾?柯察金》、《文成公主》、《馬蘭花》等很有影響的劇目，同時與其他藝術家共同創建了中央實驗話劇院。她的這些成就令周恩來夫婦十分高興——唯一不高興的是，這位“紅色公主”在對待戀情時依然倔強、執拗。