Bécsben született, a Morvaországból bevándorolt, jómódú textil gyáros, Moritz Zweig és a gazdag kereskedő családból származó Ida Brettauer fiaként. Anyagi helyzetük lehetővé tette, hogy az ifjú Zweig a legjobb iskolákba járhasson. A bécsi Wasa Gimnáziumban érettségizett, majd a bécsi és berlini egyetemen filozófiát, germanisztikát és romanisztikát tanult; 1904-ben Hippolyte Taine filozófiájáról írt disszertációjával bölcsészdoktori fokozatot szerzett. Egyetemi évei alatt először verseket írt, 1901-ben jelent meg Ezüstös húrok című kötete, amelynek költeményein elsősorban a francia szimbolizmus hatása érződött. Élénk műfordítói tevékenységet is folytatott, sorra jelentek meg fordításai Émile Verhaeren, Baudelaire, Verlaine, Romain Rolland, stb. műveiből. 1904-ben látott napvilágot első novella-gyűjteménye Erika Ewald szerelme címmel.

Zweig nagypolgári életet élt, egyetemi évei után sokat utazott, bejárta Európát, eljutott Amerikába, Indiába, Észak-Afrikába. Útjai során szoros barátságba került írókkal, művészekkel, akikkel éveken keresztül komoly levezést folytatott, így például a nagy belga költővel, Émile Verhaerennel és a nagy francia békeharcos-humanista íróval, Romain Rollanddal, akinek életéről 1921-ben könyvet jelentetett meg. Az I. világháború kitörésekor önkéntesen jelentkezett a katonasághoz, de alkalmatlansága miatt elutasították és a honvédelmi minisztérium archívumába helyezték, ahol Rilkével dolgozott együtt. A háború szörnyűségei és a francia békeharcos Rolland hatására egyre inkább háború ellenes lett. Zürichbe – a semleges Svájcba – költözött, ahol a Neue Freie Presse tudósítójaként dolgozott és cikkeket jelentetett meg az 1854-ben alapított német nyelvű magyar újságban, a Pester Lloydban. A Zürichben szerveződött értelmiségi csoport tagjaként a háború befejezéséért és igazságos békéért szállt síkra. Az 1917-ben írt Jeremiás című háborúellenes drámája hűen tükrözi ekkori emberi-politikai állásfoglalását. 1919-ben a háború után visszatért Ausztriába és Salzburgban telepedett le. 1920-ban feleségül vette Friderike von Winternitz-t. Háza értelmiségiek találkozóhelye lett. Vehemensen fellépett a nacionalizmus és a revansizmus ellen és egy szellemileg egységes Európa eszméjéért harcolt. Ekkor kezdte írni esszéit, s így jöttek létre tanulmánykötetei A világ építőmesterei címmel: a Balzacról, Dickensről és Dosztojevszkijről szóló Három mester, a Küzdelem a démonnal címmel Hölderlint, Kleistet és Nietzschét értelmező esszék, végül a Casanova, Stendhal és Tolsztoj művének szentelt, Saját életének három költője címen összefoglalt tanulmányok.

A 20as években írta meg legjobb novelláit. Az Ámok című elbeszélésben a konvencionális előítéletek kényszere alatt önkívületig fokozódó szerelmi szenvedélyt ábrázolja, az 1927-es Érzések zűrzavara pedig a Halál Velencében problematikáját fogalmazza meg empatikusan és megrázóan. 1927-ben jelent meg a Csillagórák című történelmi tanulmánykötete, amelyben az európai történelem 12 sorsdöntő pillanatáról rajzolt lenyűgöző képet. A 20as évek végén kezdte írni történelmi személyekről szóló regényes életrajzait, amelyek a 2 világháború között igen közkedveltek. 1929-ben Fouché életéről, 1932-ben Marie Antoinette-ről, 1935-ben pedig Stuart Máriáról jelent meg könyve. 1928-ban meghívták a Szovjetunióba, a Lev Tolsztoj születése századik évfordulójára rendezett ünnepségekre. E látogatása indította el műveinek orosz nyelvű kiadását, amelyhez Gorkij írt előszót. 1933 márciusában került a mozikba megfilmesített novellája az Égő titok. A mű címe tekintettel a Reichstag-tűzre alkalmat adott a gúnyolódásra, ezért Goebbels megtiltotta a film vetítését és megparancsolta Zweig összes könyvének eltávolítását a könyvesboltokból. 1934-ben miután a nemzetiszocialisták hatalomra kerültek Németországban, a már Ausztriát is erősen fenyegető politikai változások miatt Londonba emigrált. Könyvei ettől kezdve nem jelenhettek meg az Insel-Kiadónál. 1933-ban librettót irt Richard Strauss Die schweigsame Frau című operájához. Ugyanebben az évben Dél-Amerikába utazott. 1938-ban elvált első feleségétől és 1939-ben házasságot kötött Charlotte Altmannal. A 2. világháború kitörése után felvette az angol állampolgárságot. Elhagyta Londont, majd New Yorkon, Argentínán és Paraguayon keresztül eljutott Brazíliába. Itt született 1941-ben utolsó, s talán legismertebb elbeszélése, az antifasiszta tárgyú Sakknovella. Ez a kis remekmű megrázó tiltakozás a hitlerizmus embertelensége ellen. A humanista polgár és művész állásfoglalását közvetítő történet a New Yorkból Buenos Airesbe tartó óceánjáró gőzösön játszódik, ahol a hidegen kalkuláló, robotszerű, kapzsi sakkvilágbajnok, Mirko Czentovic két játszmában megsemmisítő vereséget szenved egy ismeretlen ügyvédtől. Kiderül, hogy az ügyvéd - aki korábban igen gyengén játszott - a Gestapo börtönében tanult meg sakkozni: az idegtépő kihallgatások szüneteiben mesterjátszmákat játszott le gondolatban, hogy szellemét frissen tartsa. A novella egyik főhőse így meditál: A sakkjátékhoz, amint a szerelemhez is nélkülözhetetlen a partner, hogy ne váljunk automatává, puszta robottá -, s ezáltal végül embertelenné.. Az író egyrészt bemutatja az ember konfrontálódását egy brutális, embertelen rendszerrel, másrészt leírja egy fogoly szenvedését, akinek semmi lehetősége nincs arra, hogy kapcsolatot teremtsen a külvilággal. Brazíliában kezdte írni önéletrajzi visszaemlékezéseit, amelyek a személyes vonatkozásokat meghaladóan a korabeli osztrák társadalmi és kulturális élet sokoldalú rajzát adják. E munkája Búcsú a tegnaptól címmel csak halála után, 1945-ben jelent meg. 1942. február 23-án a 60 éves író második feleségével együtt a brazíliai Petropolisban búcsút mondott az életnek és öngyilkosságot követett el. Minden elismerés, tisztelet ellenére, amelyet Brazíliában kapott, nem tudta feledni hazáját, ahol időközben a nácik sárba tiporták a nevét, írásait betiltották és könyveit máglyákon égették el. Elhatározása, hogy öngyilkos lesz, akkor vált véglegessé, amikor a rádiók és a lapok világszerte a náci csapatok diadalmas előrenyomulásáról adtak hírt. Gondosan készült az önkéntes halálra, a végzetes nap előtt már jó ideje mindig magával hordta a mérget tartalmazó üvegcsét. Megható sorokban elbúcsúzott mindazoktól, akik közel álltak hozzá.