Dorff nació en Atlanta, Georgia, hijo de Nancy y Steve Dorff, que es compositor y productor musical. Su padre es judío y su madre era católica, y Dorff ha declarado que fue "criado medio judío".^[2]​ El hermano de Dorff, Andrew (1976-2016), fue compositor de música country. Se crio en Los Ángeles, donde trabajaba su padre, y empezó a actuar de niño, apareciendo en anuncios para Kraft y Mattel. Dorff asistió a varios colegios privados.

Su padre trasladó a la familia a Los Ángeles para asentar su carrera como compositor y Stephen pasó su infancia y adolescencia como el alumno más pobre del colegio más caro de California.

Su carrera como actor empezó a los 12 años con pequeños papeles en series como Blanco y Negro, protagonizada por Gary Coleman, y películas como In Love and Ward, protagonizada por James Woods.

Poco después protagonizó la película de terror The Gate, por la cual recibió una nominación a los Young Artist Awards como mejor actor en una película de terror.^[3]​ Su carrera prosiguió con papeles aún pequeños en series como Married... with children y Rossanne, hasta que en 1992 pasó a interpretar papeles más adultos en películas como The Power of One, la cual protagonizó junto a Morgan Freeman, y Judgment Night, de 1993, la cual contaba con un elenco de nuevas estrellas como Cuba Gooding Jr, Emilio Estévez y Jeremy Piven, y en la que se encargó de la dirección Stephen Hopkins.

Un año más tarde llegó el que Stephen considera el papel de su vida y el que le dio la fama y el respeto como actor al interpretar a Stuart Sutcliffe, el quinto Beatle en Backbeat.^[3]​

Después vinieron roles sin mucha trascendencia.

En 1996 recobró pujanza con dos papeles: interpretó a un transexual en la película I Shot Andy Warhol, y participó en Sangre y vino de Bob Rafelson, junto a Jack Nicholson y Jennifer Lopez.^[3]​

En 1998 le llegó el personaje que le hizo ganar fanes en todo el mundo: el vampiro Deacon Frost en el éxito taquillero Blade,^[4]​ rol por el que ganó el premio a mejor villano en los MTV Movie Awards. En 2000 rodó junto a Melanie Griffith la comedia Cecil B. Demented, de John Waters.^[5]​

En 2010 fue elegido por Sofia Coppola para protagonizar el filme Somewhere, donde encarna a una estrella de cine que ve modificar su vida con la llegada de su hija preadolescente, rol que llevó a cabo Elle Fanning, hermana de la actriz Dakota Fanning.

Dorff apareció como la estrella del porno Dick Shadow en la comedia de la industria del sexo Bucky Larson: Nacido para ser una estrella, una película producida por Adam Sandler, que también coescribió el guion.^[6]​ Dorff ha aparecido en anuncios televisivos e impresos de blu eCigs, una empresa de cigarrillos electrónicos. Dorff también protagonizó The Motel Life junto a Emile Hirsch, Dakota Fanning y Kris Kristofferson y la película de drama criminal Officer Down.^[7]​ En 2013, fue invitado de honor en 6º Off Más Cámara En 2017, interpretó al obsesionado Ranger de Texas Hal Hartman en la precuela de La matanza de Texas Leatherface.^[8]​ Dorff protagonizó al detective Roland West en la tercera temporada de la serie de HBO True Detective.^[9]​

• The Gate (1987)
• Always Remember I Love You (1992)
• The Power of One (1992)
• An Ambush of Ghosts (1993)
• Judgment Night (1993)
• Rescue Me (1994)
• Backbeat (1994)
• S.F.W. (1994)
• Innocent Lies (1995)
• Reckless (1995)
• I Shot Andy Warhol (1996)
• Sangre y vino (1996)
• Space Truckers (1996)
• City of Industry (1997)
• Blade (1998)
• Earthly Possessions (1999)
• Entropy (1999)
• Quantum Project (2000) Película de internet
• Cecil B. Demented (2000)
• The Last Minute (2001)
• Zoolander (2001) Cameo
• Deuces Wild (2002)
• Steal (2002)
• FeardotCom (2002)
• Den of Lions (2003)
• Cold Creek Manor (2003)
• Alone in the Dark (2005)
• Tennis, Anyone...? (2005)
• Shadowboxer (2005)
• World Trade Center (2006)
• Covert One: The Hades Factor (2006) (mini)
• Felon (2008)
• Enemigos públicos (2009)
• Somewhere(2010)
• Immortals (2011)
• Carjacked (2011)
• Brake (2012)
• Zaytoun (2012)
• The Iceman (2012)
• The Motel Life (2012)
• La deuda (2015)
• American Hero (2016)
• Albion: The Enchanted Stallion (2016)
• Leatherface (2017)
• En lucha (2020)
• Old Henry (2021)
• Paradise City (2022)^[10]​

• .45 (2006)
• Nanking (2007)
• The Passage (2007)
• Botched (2007)
• XIII (2008) (TV)
• Black Water Transit (2009)
• Born to Be a Star (2011)
• True Detective (2019)

• Far Cry Instincts (2005)

• Stephen Dorff en Internet Movie Database (en inglés).
• Ficha de Stephen Dorff en Alohacriticon