Stephenson urodził się w 1959 roku w Fort Meade w stanie Maryland. Studiował na Uniwersytecie Bostońskim, najpierw fizykę, a następnie geografię. Po ukończeniu studiów pracował naukowo, ale również imał się tak różnych zajęć jak naprawa samochodów czy uprawa ziemi.

Zadebiutował w 1984 roku powieścią „The Big U”. W 1988 roku wydał kolejną powieść „Zodiac: Thriller ekologiczny”, ale prawdziwą sławę i uznanie przyniosły mu dopiero jego następne książki. Wydana w 1991 roku powieść „Zamieć” została uznana przez krytyków i dziennikarzy za jedną z najbardziej wpływowych książek lat dziewięćdziesiątych. Kolejna powieść Stephensona – „Diamentowy wiek” – została nagrodzona prestiżową nagrodą Hugo. Kolejna powieść – „Cryptonomicon” – również odniosła ogromny sukces. Narracja książki prowadzona jest jednocześnie w trakcie II wojny światowej oraz współcześnie, a niebagatelną rolę odgrywają w niej szyfry i kryptografia. W 2003 roku Stephenson wydał kolejną powieść pt. „Żywe srebro”, będącą pierwszym tomem trzyczęściowego cyklu. Kolejne części „Cyklu Barokowego” to „The Confusion” i „The System of the World”.