名师才能出高徒。孙杨的导师是上海体育学院运动科学学院院长刘宇。刘宇是国内体育学科中首位获得教育部“长江学者”特聘教授称号的教授，其研究方向为：运动生物力学、神经肌肉系统动力学、体育工程。先后主持、承担国家级、省部级等课题20余项，获发明专利11项（美国专利1项）、实用新型20余项。曾获国家教学成果一等奖、上海市教学成果特等奖、上海市技术发明二等奖、中国体育科学学会科学技术三等奖等。
对孙杨来说，现在正是东京奥运的备战期，外界也都很关注他将如何兼顾攻读博士学位。对此，上海体育学院院长陈佩杰表示，上体院的每一位博士生都会有规定的培养计划，但孙杨的情况会更加特殊，既要考虑他的学业，又要充分保证他的训练，因此上体院会针对他专门制定培养计划，开展多种方式的教学，既有学校里面对面的课程，也会通过网络进行线上教学。
2010年，孙杨通过特招的方式，成为浙江大学教育学院体育系运动训练专业的本科生，并于2014年毕业，获教育学学士学位。2015年，孙杨进入苏州大学体育学院就读运动教育训练学专业硕士研究生。在攻读硕士学位的两年时间里，苏州大学特别成立了一个由5人组成的导师团，最后孙杨修满了39学分，并顺利完成硕士论文答辩。孙杨硕士论文的题目与自己的专业息息相关——《第三十一届奥运会男子200米自由泳冠军比赛技术分析》。
