其所学的西式科学中，又以研发火器最为擅长，特别是研发和铸造“火炮”的技术在当时并不比西洋人差多少。
明朝天启年间，在让整个大明朝振奋不已的“宁远大捷”中，明军赖以发威的武器便是摆在宁远城头上的十多门大炮和炮台，这就是按照孙元化的意见修筑和摆放的“红夷大炮”，即仿照葡萄牙人的重型火炮。
崇祯三年，孙元化被人举荐，担任了“登莱巡抚”。在任上，他还组建了一支有20多个外国人（估计是葡萄牙人）参加的雇佣军，专门为辖下的军队担任炮手，以及帮助他研发火炮。这也是很有创意的举措。
另外，他还抱着善意，接纳了从皮岛逃到登莱地区的孔有德、耿仲明、李九成等原毛文龙麾下的将领，让其在自己的麾下为将。没成想，他这一善意的举动，给自己带来了灭顶之灾，还不如上任武之望。
崇祯四年，在辽东地区，明朝和后金之间打响了“大凌河之战”，明朝因战事不利，从各地调派军队出关救援。孙元化也派出了孔有德、耿仲明、李九成等人，先走陆路向西千里，再折返北上辽东参与此战。
但是，孔有德等人率军行进到吴桥时，因和当地士绅发生了矛盾，一怒之下发动了兵变，竟造反了。
孔有德等造反后，一路杀回登莱地区，孙元化应对不利，拒绝听从登莱总兵张可大正确的平叛意见，以至登莱明军大败，连自己都被俘虏了。对此，《明史?张可大传》中就有如下记载：
“未行而孔有德反吴桥，东陷六城。可大急往剿，元化檄止之，不听......有德暮薄城。可大请击之，元化持抚议，不许。可大陈利害甚切，元化期明岁元日发兵合击。至期，元化兵不发......焘（张焘，据说也是一名火器专家）兵半降有德，遣归为内应。元化开门纳之，可大谏，不听。夜半贼至，城遂陷。”
孙元化此前因羞愧而自杀未遂，但被俘虏后因之前曾收留孔有德等人算对其有恩，故孔有德并没有杀他，甚至还差点被孙元化说服，准备接受朝廷招抚。但是，孙元化的计划最终被巡按王道纯破坏，始终没能成功。王道纯也算是医学家，竟自己没有著作，但校检及整理过许多前人的医学著作，更懂官场厚黑。
孔有德之乱被平定后，孙元化却要承担责任，于是被崇祯皇帝下令斩首。他恐怕到死都没想到自己收留的孔有德不仅带着自己部队跑去投降清朝，而且还带走自己积攒的火炮、炮手和铸造火炮的外国专家。
在明朝末年的崇祯朝，孙元化的名气要比武之望大得多，因为他是研发火器的专家，在战乱年代要比搞医学的更为人熟知，而且“孔有德之乱”也比“固原兵变”危害更大，因为这让满清获得了“火器”上的优势。
孔有德生于万历三十年（西元1602年），字瑞图，辽东盖州卫人，即今辽宁省盖州市人，原籍山东，原本为明末崇祯朝一边关将领，与同乡耿仲明过从甚密，且拜耿仲明为“义兄”，后来人们多以“孔耿”连称。
孔有德“骁勇善斗，临阵先登，为诸将冠”，累升至参将。为毛文龙部将，实际上被毛文龙收为“养孙”，赐名“永诗”。他对毛文龙的知遇之恩非常感激，以至于在贵为清朝藩王后依然“每言（毛）大将军时事，辄于色不自胜”，因毛文龙冒领粮饷，巨额行贿，军纪涣散，不尊号令被袁崇焕用尚方宝剑所杀，故恨明朝。
当初，毛文龙死后，孔有德与耿仲明等人来投奔孙元化，却于崇祯四年（西元1631年）发动“吴桥兵变”，投降满清。崇祯九年（西元1636年），接受满清朝廷册封为“恭顺王”，出征朝鲜、锦州、松山等地。
“八旗汉军”成立时，孔有德被编入“汉军正红旗”。入关后，孔有德随满清“豫亲王”多铎追剿农民起义军，并镇压了江南各地抗清斗争。顺治三年（西元1646年）授“平南大将军”，进攻“南明”永历政权。从此，孔有德开始单独统兵并占领了湖南地区，但在进攻广西桂林时却被南明将领瞿式耜等联合率军打败。
顺治五年（西元1648年）六月，孔有德至武昌候旨换防，其间金声桓、李成栋反清，各地清军向孔有德求救，孔有德却不发一兵一卒。 孔有德班师回京后，南方局势趋于稳定，清廷又打算调“三顺王”南征。
起初，清廷以孔有德守福建，尚可喜平广西，但尚可喜认为广西地处偏僻，情况复杂，有意推辞。这时，孔有德“毅然以粤西为请”，于是清廷予以批准，改封他为“定南王”，率军二万出征广西，并携家镇守。
顺治七年（西元1650年）十一月，孔有德率清军攻破桂林，并俘虏了南明重臣张同敞、瞿式耜及靖江王朱亨歅等。这时，孔有德住进了“靖江王府”，并将其改为“定南王府”，从此打算在广西养老，享受生活。
起初，孔有德对待这些被俘虏南明遗老还敬如座上宾，但后来因截获瞿式耜暗约焦琏攻城的密檄后，便将瞿、张二人处死于桂林风洞山仙鹤岭下，而“靖江王”朱亨歅则在西门外的