Родился 16-го августа 1962-го года в американском штате Массачусетс. Его отец работал инженером- электриком, а мать была медсестрой в психиатрической клинике. При рождении мальчику было дано имя Стивен Джон, а оригинальная фамилия отца у которого итальянские корни Caroselli уже впоследствии была сокращена на американский манер до Carell. Стив был самым младшим среди четверых сыновей. Увлечение актерством у Карелла начало зарождаться после того, как в возрасте шести лет, он со своими одноклассниками участвовал в школьной постановке на день Благодарения. Также какое-то время Стив хотел стать радиодиктором и профессионально играл в хоккей за школьную команду. Хоккей остается его страстью и по настоящее время. После школы Карелл отправился изучать историю в университет Денисон в Огайо, который благополучно и закончил. Во время учебы он присоединился к университетской театральной труппе комиков. Какое-то время Стив подрабатывал почтовым курьером, но не проработав долго уволился, так как руководство осталось им не довольно. Также ему довелось поработать и в бакалейной лавке и универмаге. Стив даже помышлял начать изучать юриспруденцию. Но в 1985-м году вместе с друзьями по театральной студии решил попытать счастья в Чикаго и занялся актерской карьерой. Там ему посчастливилось присоединиться к известной труппе чикагского театра "Второй город" и он дважды номинировался на премию Джозефа Джефферсона. Благодаря работе в труппе ему удалось дебютировать в кино, исполнив роль в драматической комедии «Кудряшка Сью», а следом и на телевидении в шоу «Жизнь как она есть!» (Life As We Know It!) - экранизированной версии выступления актеров студии «Второй город». Большую популярность приносит Стиву и участие в телевизионном шоу «The Daily Show» длившееся с 1999-го по 2004-ый года. Постепенно актерская карьера Карелла развивается, и он участвует всё в больших проектах. Ещё большую известность, а также премию «Золотой глобус» в 2006-м году и ежегодные номинации на неё в последующие годы, как лучшему телевизионному комедийному актеру приносит участие в сериале «Офис». При этом популярность сериала возросла после выхода в 2005-м году комедии «Сорокалетний девственник», в которой Стив Карелл исполнил главную роль. Фильм был хорошо принят как критиками, так и зрителями и номинировался на награды MTV.
В последующие годы Стив Карелл исполнил множество второстепенных ролей в том числе в таких фильмах как «Брюс Всемогущий», «Телеведущий», «Маленькая мисс Счастье», а также выступил на ключевых ролях в комедиях «Эван Всемогущий», «Влюбиться в невесту брата» и «Напряги извилины». Кроме прочего он принял участие в озвучивании персонажей мультфильмов «Лесная братва» и «Хортон». А одними из последних работ с его участием стали ленты «Безумное свидание» и «Эта - дурацкая – любовь».
Со своей женой – актрисой Нэнси Уоллс, Стив познакомился в период преподавательской деятельности в театре «Второй город», когда та изучала актерское мастерство. Их признают образцовой парой Голливуда, а женаты они уже более семнадцати лет и имеют двоих детей.