Родился в семье профессора электротехники Университета Айовы и лабораторного техника-биохимика. Как романист дебютировал в 1984 году текстом «Большое У» (Big U). Автор романа «Лавина» (Snow Crash, 1991), который подытожил основные достижения и художественные открытия киберпанка. В основу острого сюжета положена идея вируса Snow Crash, способного оказывать на людей пагубное воздействие, как в цифровой реальности, так и в биологических формах. Заслуга Стивенсона заключается в исчерпывающем описании нового вида коммерческой матрицы в виде МетаВселенной как вершины технологического прогресса.
Лауреат премии «Хьюго» (1996). Иногда творчество Стивенсона относят к посткиберпанку. В соавторстве им написаны два романа. Это «Интерфейс» (Interface, 1994) и «Паутина» (Cobweb, 1996). В романе Стивенсона «Криптономикон» (Cryptonomicon, 1999) отчетливо наблюдаются системные реминисценции, неоднократно отсылающие читателя к роману Радуга земного тяготения американского прозаика Т. Пинчона. В НФ-рассказе Стивенсона «Хруст» в реалистично-бытовой манере, но в узнаваемой стилистике новелл Ф. Кафки описаны методы воздействия на человека коммерческой рекламы и последствия агрессивного маркетинга продуктов питания и товаров потребления.