Figlio del duca di Bassa Lorena, e secondo alcuni storici fratello di Goffredo duca di Toscana, fu abate di Montecassino e venne eletto mentre l'imperatore Arrigo IV era ancora fanciullo. Prima di salire al seggio papale, preparò una riforma della Chiesa con l'aiuto di S. Pietro Damiano e del monaco Ildebrando, che fu più tardi il papa S. Gregorio VII. Durante il suo pontificato, un antipapa che prese il nome di Benedetto X usurpò la sede apostolica e la tenne per nove mesi. Stefano IX concepì il disegno di scacciare i Normanni, divenuti padroni di una parte dei territori aggiudicati alla Chiesa romana dalle donazioni imperiali, ma la morte interruppe la sua azione in questo senso.
Sepolto a Firenze, Santa Reparata