Стефан Ламбов Данаилов е роден е на 9 декември  1942 г. в София.

През 1966 година завършва актьорско майсторство във Висшата театрална академия “Кръстьо Сарафов” (тогава ВИТИЗ) в класа на Методи Андонов и Стефан Сърчаджиев.

Вече трийсет години е един от водещите актьори на Народния театър “Иван Вазов”.

Играл е на сцените и на другите големи театри в България - театъра в Пловдив (1966-1967), Театъра на народната армия (днешния Театър на българската армия) (1973-1979).

Досега е пресъздал над 60 централни роли. По-значими сред тях са: Яша във "Вишнева градина" (Чехов), Бирон в "Напразни уисиля на любовта" (Шекспир), Сенебирски  в "Албена" (Йовков), Фердинанд в "Коварство и любов" (Шилер), Камий Демулен в "Делото "Дантон" от Ст. Пшибишевски - постановка на Анджей Вайда, Алеко Константинов в "Щастливеца иде" (Р. Божанов), Казанс в "Майор Барбара" (Б. Шоу), Сашо в "Нощем с белите коне" по П. Вежинов, Дон Жуан в "Дон Жуан" (Молиер)  Стайло от “Банзи е мъртъв” (Етол Фюгърд), Едмънд от “Дългият път на деня към нощта” (Юджин О`Нил), Чадски от “От ума си тегли” (Грибоедов), Хамлет (Шекспир), Ставрогин от “Бесове” (Достоевски), Пер Гинт (Ибсен), Шейлок от “Цената” (Артър Милър), Александро Медици от “Лоренцачо” (Алфред дьо Мюсе), Дантон от “Смъртта на Дантон” (Бюхнер), Тригорин от “Чайка” (Чехов), “Декамерон”, “Енигматични вариации”, “Жените на Джейк”.

Съществени са и срещите му с московската театрална публика при гостуванията на трупата на Народния театър “Иван Вазов” на сцените на МХАТ и ЦТСА, в спектаклите “Напразни усилия на любовта” и “Албена”.

В българското кино и телевизия е играл централни роли в повече от 60 филма и сериали, сред които тази на майор Деянов в поредицата "На всеки километър", която го прави особено известен. Сред по-важните са: "С дъх на бадеми", “Инспекторът и нощта” (1963 г.), “Първият куриер” (1966 г.), “Черните ангели” (1969 г.), “На всеки километър “ – 26 серии (1970 г.), "Князът", "Обич", “Иван Кондарев” (1972 г.), “Юлия Вревская” (1977 г.) “От нищо нещо” (1977 г.), “Търновската царица” (1980 г.), “24 часа дъжд” (1982 г.), “Борис I” (1984 г.), “Дами канят” (1984 г.), “Карнавалът” (1986 г.), “Искам Америка” (1990 г.). Има запомнящо се участие и в телевизионни постановки ("Харолд и Мод" от К. Хигенс).

Участвал е в седем копродукции с “Мосфилм”. Сред руската публика е популярен с ролите във филма “Първият куриер”, “Войникът от обоза” (1975 г.), “Юлия Вревская” и поредицата “На всеки километър”. Пресъздава роли и в два американски филма “Берлинската конспирация” – 1991 г. и “Криза в Кремъл” – 1992 г.

Стефан Данаилов е един от най-харесваните български актьори в италианските филмови сериали, между които “Октопод 7” (1995 г.) в ролята на Дон Нуцо Мариано (RAI 1); в ролята на Винченцо Грумо във филмовия сериал “Рекет“ (RAI 2) - 1997 г.; “Смъртта на едно порядъчно момиче” (1998 г.) в ролята на портиера; “След края на века” в ролята на Мило (RAI 1) - 1999 г.; “Дело по съвест” – 2001 г. – Италия. Участва и във френско-българския филм “Версенжеторикс” (2002 г.).

Удостояван е с множество награди от национални театрални и филмови фестивали. Има награда за най-добра мъжка роля  в "Княза" и "Черните ангели" на Фестивала на българските филми, Варна, 1969. През 1976 г. е определен за най-популярния актьор в Чехословакия.

Кавалер на най-голямата награда за принос в българската култура – орден “Стара планина”, а за 2002 г. получава наградата на Министерството на културата за изключителен принос в българската култура – “Паисий Хилендарски”.

Професор е в Националната театрална и филмова академия – София. Води клас по актьорско майсторство и студентите му с любов го наричат Мастер.

Стефан Данаилов е отдаден не само на артистичната си изява, той участва активно в обществения и политическия живот на страната.

От 2001 до 2005 г. е депутат в 39-то Народно събрание от Коалиция за България (БСП) и председател на Комисията по култура. Като председател на тази комисия има принос за приемането и влизането в действие на редица законопроекти в сферата на културата и образованието, като Закон за филмовата индустрия, Закон за авторското право, Закон за оптичните носители, Закон за народните читалища, Закон за ордените и медалите, поправки в данъчните закони, облекчаващи дарители и спомоществователи в сферата на културата и образованието, в Закона за народната просвета, в Закона за висшето образование.

2005 - избран е за депутат от  София (24 МИР) в 40-то НС с листата на Коалиция за България. Предложен за министър на културата в проектокабинета на Сергей Станишев, който не успява да намери подкрепа в Народното събрание. По-късно Станишев все пак сформира правителство (този път с мандата на ДПС), в което Стефан Данаилов отново е включен.

От 16 август 2005 г. до юли 2009 г. е министър на културата в коалиционното правителство на Станишев.

На 14 юли 2009 г. е избран за народен представител в 41-ото народно събрание от "Коалиция за България" (17%), ИР: 16-ПЛОВДИВ ГРАД. Член на: Комисията по културата, гражданското общество и медиите; Групата за приятелство България - Италия (зам.-председател; Групата за приятелство България - Русия.

Кандидат за вицепрезидент (за президент- Ивайло Калфин) подкрепян от БСП в изборите през 2011.

Женен. Ползва руски език.

Починал на 27 ноември 2019 г.