Nació el 16 de junio de 1890 en Ulverstone, Lancashire, Inglaterra. Hijo de un empresario teatral, cursó estudios en la escuela King James de Bishop Auckland.Se unió a la compañía cómica de Fred Karno donde conoció a Charles Chaplin a quien sustituyó más de una vez. Emigró en 1911 a Estados Unidos en búsqueda del éxito como actor de vodevil. Al no conseguirlo, pasó al cine e hizo en 1917 una comedia de persecuciones, Nuts in May (Nueces en mayo).

Diez años más tarde alcanzaría el triunfo junto a Oliver Hardy, el Gordo, con quien formó pareja por primera vez en Putting pants on Phillip (Ponedle los calzoncillos a Philip, 1927), de Hal Roach. Fueron la pareja cómica más célebre de toda la Historia del Cine hasta entonces. Aunque los dos iniciaron sus carreras por separado, la pareja se consolida con ¡Vaya par de marinos! (1927), a la que seguirían From soup to nuts (1928), You’re Darn Tootin’ (1928), Liberty (1929), Ensalada de gemelas (1929) y Laughing gravy (1931).

La calidad indudable de sus películas mudas decaería con el sonoro, pese a sus esfuerzos por realizar versiones simultáneas en varios idiomas. El primer largometraje del Gordo y el Flaco fue De bote en bote (1931), tras la que alternarían largos y cortos hasta 1936, fecha en la que abandonaron el corto. Laurel produjo algunos más para Roach con otros actores, pero Laurel y Roach discutieron y se separaron. Posteriormente, ya en los años cuarenta, Laurel y Hardy harían de nuevo 7 películas para la 20th-Century Fox y la Metro-Goldwyn-Mayer (MGM), bastante irregulares. Para Stan la pérdida de la libertad creativa que les había permitido a Laurel y Hardy alcanzar el éxito fue una fuente de resentimiento hasta su muerte.

Fue el alma de la pareja, un verdadero genio del género burlesco tanto en su labor de director, como en sus trabajos de gagman y actor. Admirado por numerosos cómicos, de Chaplin a Jerry Lewis, jamás volvió a actuar sin su compañero, y tras su retirada enfermó de diabetes quedando postrado en su silla de ruedas hasta que murió en su casa de Santa Mónica, California, el 23 de febrero de 1965.