미국 펜실베이니아주 앨러게니(현재의 피츠버그)의 독일계 유대인 가정에서 태어났다. 어린 시절을 유럽에서 보냈으며 아홉 살부터 셰익스피어에 심취하여 워즈워스, 스콧 등 대가의 작품을 섭렵했다. 대학에서 평생 사제의 연을 맺는 윌리엄 제임스를 만났으며, 그의 권유로 의과대학에 진학하나 남성 중심적 풍토 등, 여러 이유로 자퇴 후 소설 습작을 시작했다. 1903년 파리에 정착하여 오빠 레오와 함께 미술 작품을 수집하며 플뢰뤼가 27번지에 살롱을 열었다. 스타인의 살롱은 모더니즘 예술의 산실로 피카소, 마티스, 헤밍웨이, 피츠제럴드, 루이스 등 당대 예술의 대가들이 교유하던 아지트였다. 이 무렵 자신의 경험이 담긴 퀴어소설 『큐.이.디.』와 삼각관계를 다룬 『펀허스트』를 집필했으나 출간하지는 않고, 1909년에 『세 인생』을 처음으로 출간했다. 독특하고 혁신적인 작품 세계와 문체로 ‘입체파 문학가’로 불린 모더니즘의 선구자로 예술계 전반에 지대한 영향을 미쳤으며, 평생의 연인 앨리스 B. 토클러스와 ‘플레인에디션 출판사’를 세워 자신의 작품을 펴내고 편집자로도 일했다. 1946년 위암으로 작고했다. 주요 작품으로 『부드러운 단추』 『미국인의 형성』 『앨리스 B. 토클러스 자서전』 『내가 목격한 전쟁』 등이 있다.