Stellan nasceu em Gotemburgo, na Suécia, e é filho de Gudrun e Jan Skarsgård.[2] Durante a sua infância, a família de Stellan mudava frequentemente de casa e o ator viveu em vários locais da Suécia, incluindoHelsimburgo, Totebo,Calmar, Marielund eUpsália.[3]
O ator foi casado de abril de1975 a maio de2007 com My Skarsgård, uma médica também sueca, com quem teve cinco filhos e uma filha:Alexander Skarsgård, ator, nascido em 1976,Gustaf Skarsgård, ator, nascido em1980, Sam Skarsgård, ator, nascido em1982,Bill Skarsgård, ator, nascido em1990, Eija Skarsgård, ex-modelo nascida em1992, e Valter Skarsgård, ator, nascido em1995. Está casado com Megan Everett desde janeiro de 2009, com quem teve dois filhos: Ossian (nascido em2009) eKolbjörn (nascido em2012).[4][5]
Stellan começou a representar quando ainda era adolescente e, aos 21 anos, já tinha uma experiência considerável no cinema, na televisão e no teatro. A maioria dos seus primeiros projetos foram na televisão e no cinema suecos. Um dos seus papéis mais conhecidos no seu país Natal foi o do diplomata sueco Raoul Wallenberg que salvou vítimas do Holocausto no filmeGod afton, Herr Wallenberg.
Stellan estreou-se no cinema norte-americano em 1985 com o filmeNoon Wine, realizado por Michael Fields, no qual desempenha o papel de um imigrante com problemas mentais que é perseguido por um caçador de recompensas. Em 1990, regressou ao cinema norte-americano com o filmeThe Hunt for Red October, onde interpreta o papel de Capitão Tupolev, o líder de um submarino soviético.
Recentemente, Stellan regressou à televisão com a minissérieRiver, que protagoniza e foi adquirida pelo serviço de streamingNetflix depois de ser transmitida no Reino Unido pelo canal britânicoBBC One em 2015. A sua última atuação na TV havia sido para a sérieChernobyl, interpretando o papel comoBoris Shcherbina.
