Родился 13 июня 1951 года в Швеции. Еще в юности к нему пришла первая популярность в родной стране: он исполнил несколько ролей в ряде проектов на шведском телевидении. В то же время Стеллан активно играл в различных театральных постановках, в том числе он выступал на сцене Королевского драматического театра в Стокгольме в течение пяти лет. Не меньшее внимание Скарсгард уделял кинематографу и отметился во множестве фильмов, среди которых «Табу», «Бесхитростное убийство», «Школа жен», «Оке и его мир» и «Змеиная тропа в скалах». Игру актера отметило жюри Берлинского кинофестиваля «Серебряным Медведем».
Прибавили популярности Скарсгарду роли в успешных картинах «Невыносимая легкость бытия» Фила Кауфмана и «Охота за «Красным Октябрем», где главную роль сыграл Шон Коннери. Именитые режиссеры не спешили приглашать талантливого актера на ключевые роли, пока в 1996-м году Стеллан не исполнил главную мужскую роль в мелодраме Ларса Фон Триера «Рассекая волны». После этого карьера пошла в гору, и предложения об участии в новых проектах стали поступать все активней. Впоследствии Скарсгард сыграл еще в двух картин фон Триера: «Танцующая в темноте» (2000) и «Догвилль» (2003). Другими яркими работами с участием Скарсгарда стали ленты «Бессонница» (1997), «Амистад» (1997), «Ронин» (1998), «Глубокое синее море» (1999), «Изгоняющий дьявола: Начало» (2004), «Изгоняющий дьявола: Приквел» (2005), «Пираты Карибского моря 2: Сундук мертвеца» (2006), «Пираты Карибского моря 3: На краю Света» (2007) и «Мамма миа!» (2008). Среди последних картин можно отметить фантастический фильм «Тор», психологическую драму «Меланхолия», детективный триллер «Девушка с татуировкой дракона» и блокбастер «Мстители». Двое из сыновей Стеллана также стали актерами.