Родился в Мартиньи, Швейцария. Мать Стефана родом из Португалии. Родной язык — французский, также говорит на немецком, английском, португальском и немного на итальянском. Живёт в Швейцарии, в городе Лозанна.
Среди своих интересов выделяет коллекционирование божьих коровок.
Ламбьель появился на международных соревнованиях с исключительными вращениями: многооборотными, на высокой скорости, с точной центровкой, и новыми необычными позициями (особенно в волчке и стоя).
В Москве на чемпионате мира 2005 года завоевал золотую медаль. На Олимпийских играх-2006 в Турине завоевал серебро, о котором сказал, что эта медаль для него дороже золота. В 2006 году в Калгари он повторил свой триумф, став двукратным чемпионом мира.
Стефан пропустил середину сезона 2006—2007 из-за «потери интереса» к фигурному катанию и общей усталости, но все же принял участие в чемпионате мира 2007 в Токио, где занял третье место. На чемпионате мира 2008 года стал только пятым.
Долгие годы тренировался у Петера Грюттера. В сезоне 2004—2005 Стефан попробовал сменить тренера, но в итоге вернулся обратно к Грюттеру. Стажировался у Алексея Мишина.
После окончания сезона 2007/2008 годов Стефан принял решение сменить тренера. Его наставником стал Виктор Петренко.
16 октября 2008 года Стефан Ламбьель созвал пресс-конференцию на которой объявил, что заканчивает любительскую спортивную карьеру в связи с травмой паха. В дальнейшем, Стефан много гастролировал с различными ледовыми шоу. В июле 2009 года Ламбьель заявил что намерен вернуться в любительский спорт, чтобы принять участие в Олимпиаде в Ванкувере.
Первым турниром после возвращения для него стал «Nebelhorn Trophy», на котором предстояло квалифицироваться для участия в Олимпиаде, так как в отсутствие Ламбьеля швейцарские фигуристы на чемпионате мира 2009 добыть путевки на Игры не смогли. «Nebelhorn Trophy 2009» Ламбьель выиграл и тем самым завоевал для Швейцарии одну олимпийскую лицензию в мужском одиночном катании. В январе 2010 года Стефан принял участие в чемпионате Европы 2010, где стал серебряным призёром. В феврале 2010 года швейцарец выступил на Олимпийских играх в Ванкувере, где занял 4 место. Участия в последовавшем чемпионате мира Стефан не принял.
После Олимпиады 2010 Стефан Ламбьель принял решение покинуть любительский спорт и выступает в различных шоу по всему миру. Кроме того, он решил заняться постановками программ для фигуристов. Он ставил показательное выступление на сезон 2010—2011 для Дайсукэ Такахаси, а также планировал поставить японцу короткую программу и помогал в подготовке Флер Максвелл.