孔广森字众仲，号撝约，又号顨轩，山东曲阜人。他是孔子的第六十八代孙，祖父是衍圣公孔传铎，父亲是户部主事孔继汾。
时人记载他“生而颖异，”十七岁就考中举人。他后来跟从戴震游学，“尽传其学”。经史训故，沈览妙解，兼及六书九数，靡不贯通。成为徽派朴学的传承者。又曾师从桐城姚鼐门下，被其师称作“以孔子之裔传孔子之学，虽康成犹不足以限之”。
考中进士后，他成为翰林院检讨。当时孔广森年少入官，翩翩华胄，京城中的名流一时间争相逢迎，与他交往。但孔广森性格比较内向，不热衷于交际，只是以闭门著述为乐。他以老母生病为由，回家筑仪郑堂，读书其中。意思是追慕郑玄。这段安稳的岁月没过多久家里就出了大事，孔广森的父亲因写了一本书里有问题而被族人起诉，而且要被流放的塞外。孔广森没办法就抱病到处借钱给父亲赎罪。不久，父母先后去世。他自己也因操劳成疾和悲伤过度而死，死时年仅三十五岁。
孔广森生平涉及的研究领域很广，但主要着力于《春秋公羊传》和《大戴礼记》。他认为，“昔夫子有帝王之德，而无其位，乃以其治天下之大法，损益六代礼乐文质经制，发为文章，以垂后世，---托之《春秋》。今将祛其所惑，归于大道，乃辄因原注，存其精粹，删其支离，破其拘窒，增其隐陋，成《春秋公车通义》，冀备一家之言。”
在清代今文经学发展史上，孔广森的《公羊春秋经传通义》是第一部以“公羊传”为名的著作，但此书却并不是公羊学的一家之言，而是一部“通义”性质的著述。该书并不墨守公羊学家法，而是主张兼通三传，甚至六经及其子史之说，在治学方法上还带有乾嘉汉学重视文字训诂的特色。而他探求的“通义”不过是孔子著《春秋》的“新意”。
孔广森不信何休黜周王鲁，主张尊周而行文王之法，并基于代表周制的文王之法，损益先王旧制以立《春秋》王法。此《春秋》王法实为后世立法，有待新王继周受命而起。此与董、何以《春秋》当新王之说，有异曲而同工之效，明此可正学者以其未传孔子改制义之误识。
《公羊春秋经传通义》肯定＂人情＂的价值，呼吁发挥＂亲情＂的作用；援引《孟子》,提倡民本思想；持有发展进步的历史观，鼓励面对社会危机应灵活应对，实行＂行权＂;质疑＂灾异＂＂祥瑞＂学说，在训诂、考据背后包含了丰富有益的思想资源。
另外，他还著有《大戴礼记补注》十四卷，此书是清代《大戴礼记》最重要的注疏之一。其解经方法集中在广收异本、校勘文字，读破假借、释义简明，考辨史实、详解制度等方面，为《大戴礼记》提供了简明的读本。其思想成就则体现在＂缘情制礼，上下不援＂的礼制观、＂外内合一，勿虑难治＂的修养观、＂进贤退不肖，损益因时＂的治世观等方面。
在乾嘉时期，骈文出现了复兴局面，名家迭出。其中孔广森的骈文自觉取法六朝，姿态清丽，气势疏朗。在创作理论上，孔广森主张骈散并重，不宜歧视，崇尚六朝骈文，以之为正宗。在具体创作中，孔广森得心应手地使用骈文表情达意，把它应用于各种场合，其骈文优美的形式已经具有了独立的美学价值。他著有《仪郑堂骈俪文》三卷。学者汪中读之，“叹为绝手”。
孔广森还精于算数，写成《少广正负术内外篇》六卷。其他经学领域尚有《诗声类》十三卷，《礼学卮言》六卷，《经学卮言》六卷。