בגיל 17 התגייס לצבא הפרוסי, ולחם במהלך מלחמת שבע השנים. הוא נפצע במהלך הקרב על פראג (1757), ופעם נוספת במהלך קרב קונרסדורף. בשנת 1761 הוא נפל בשבי הרוסי, ושוחרר שנה לאחר מכן. הוא היה חייל למופת, והחל לטפס בסולם הדרגות. אלא שעם סיום המלחמה שוחרר מהצבא. מאוחר יותר הוא סיפר ש"צעד חסר התחשבות ואויב אישי עיקש" גרמו לכך שסולק מהצבא הפרוסי.
בשנת 1763 הוא נפגש בהמבורג עם קלוד לואיס, הרוזן דה סן-ז'רמן, לימים שר המלחמה הצרפתי. הם נפגשו בפריז שוב בשנת 1777, וסן-ז'רמן שהתלהב משטויבן הפגיש אותו עם בנג'מין פרנקלין שאותה העת שהה גם כן בפריז. שטויבן התעניין מאוד בצבא הקונטיננטלי שמרד בבריטים, ומכיוון שהוא היה שקוע בחובות ומחוסר תעסוקה אותו זמן, הציע עצמו כשכיר חרב בשורותיו. פרנקלין לא יכל להבטיח לו דבר, שכן הקונגרס הקונטיננטלי לא שש להעסיק שכירי חרב זרים שדרשו משכורות גבוהות ודרגות בכירות על חשבון קצינים אמריקניים. בהמלצתו של סן-ז'רמן, שטויבן הציע את עצמו כמתנדב, ופרנקלין העניק לו מכתב המלצה שאותו היה אמור להציג בפני ג'ורג' וושינגטון. במכתב הוצג שטויבן כלוטננט גנרל (מקביל לרב-אלוף בצה"ל), דרגה שהייתה גבוהה בהרבה מדרגתו האמיתית, וככל הנראה נבעה מטעות ולאו דווקא מהגזמה. ב-26 בספטמבר 1777 יצא שטויבן ממרסיי שבצרפת אל צפון אמריקה.
ב-11 בדצמבר הגיע שטויבן עם מספר מלווים אל העיר פורטסמות' שבניו המפשייר. בפורטסמות' הם כמעט נעצרו בטעות בידי האמריקנים שסברו שהם בריטים, שכן הם לבשו מדים אדומים כמו הבריטים. ב-5 בפברואר1778 הוצג שטויבן בפני הקונגרס הקונטיננטלי בעיר יורק שבפנסילבניה. סוכם עמו שהוא יקבל משכורת על פי תרומתו למאמץ המלחמתי. ב-23 בפברואר הוא נרשם כמתנדב במחנה ואלי פורג' (Valley Forge) בדרום-מזרח פנסילבניה.
שטויבן נפגש עם וושינגטון, ובשל ניסיונו הצבאי הקודם מינה אותו וושינגטון למפקח על המחנה. שטויבן מצא אותו במצב גרוע מאוד. הוא היה לא מסודר, והחיילים אכלו ישנו והתרחצו מתי והיכן שרצו. שטויבן ערך מהפכה בנושא, וקבע מקום מסודר למטבחים לחדרי האוכל ולבתי השימוש. וושינגטון התרשם מאוד, ובהמלצתו, ב-5 במאי הועלה שטויבן לדרגת מייג'ור גנרל. בתפקידו החדש, ערך שטויבן בדיקה של מצב האספקה של הצבא, וגילה שבנושא זה שוררת אנדרלמוסיה שלמה. הוא אכף רישומים מדויקים של כל כלי הנשק המזון והביגוד שנרכשו בידי הצבא, והציל בכך את האמריקנים מהפסדים כספיים גדולים.
כדי לשפר את המשמעת הרעועה ששררה בקרב הגדודים של וושינגטון, לקח שטויבן 120 איש מגדודים שונים, והרכיב מהם "משמר כבוד" לוושינגטון, תוך שהוא משתמש בהם כדי להדגים תמרונים צבאיים לשאר החיילים. חיילים אלו נעשו בהמשך קצינים, ועל בסיס ההנחיות שקיבלו משטויבן אימנו כל אחד רגימנט נפרד. האישיות האקסצנטרית של שטויבן, הוסיפה להילת המסתורין שלו בקרב האמריקנים. הוא אימן אותם פעמיים ביום כשהוא לבוש בלבוש צבאי מלא כמיטב המסורת הפרוסית, בעוד הם עצמם היו חסרים מאוד פרטי לבוש בשלב זה. לקח זמן רב עד שהוא למד אנגלית, ואת פקודותיו כתב בצרפתית, שהייתה השפה הצבאית הסטנדרטית באירופה באותם ימים. סגניו תרגמו את הפקודות מצרפתית לאנגלית.
עד אותה העת הוקצו חיילים לגדודים ללא סדר מסוים. שטויבן הקים בית ספר מיוחד להכשרת חיילים, ומינה לכל פלוגה מפקד שהיה אחראי על הדרכת החיילים. שטויבן גם לימד את החיילים האמריקנים את השימוש בכידון. עד אז האמריקנים השתמשו בכידוני הרובה שלהם בעיקר לצורכי בישול. בקרב סטוני פוינט ב-16 ביולי1779, הוכיחו את עצמם האימונים שלו כמשתלמים במיוחד, כאשר החיילים האמריקנים שהוכשרו בידי שטויבן הסתערו על הבריטים ודקרו אותם בכידוניהם.
במהלך החורף של 1778–1779 ריכז שטויבן את כל הנהלים, התרגילים והתמרונים בספר "הנהלים של שטויבן לסדר ומשמעת עבור כוחות ארצות הברית", אשר ידוע יותר בכינוי "הספר הכחול". הספר כיסה את כל ההיבטים של שירות בחיל רגלים, תרם לארגון יעיל יותר ברמת הפלוגה והרגימנט, למנגנון אדמיניסטרציה מסודר יותר ושם דגש על יחס טוב יותר בין מפקד הפלוגה לחייליו. הספר היה בשימוש של צבא ארצות הברית עד מלחמת 1812.
לאחר המלחמה הפך שטויבן לאזרח אמריקאי. הוא התגורר במנהטן, וקיבל קיצבה מהממשל האמריקני שאפשרה לו להתפרנס, אולם לא לשלם את חובותיו הישנים. הוא החזיק ברשותו, עוד מימי המלחמה, אחוזה בניו ג'רזי הידועה כיום בשם "בית שטויבן" (Steuben House). האחוזה ניזוקה קשה במהלך המלחמה, והוא השקיע סכומי כסף ניכרים בשיפוצה. שטויבן פתח באחוזה בית עסק לממכר יין, אולם לא הצליח לשלם באמצעותו את חובותיו, ולפיכך מכר את האחוזה לבנו של האיש שממנו הופקעה בימי המלחמה. משפחת זאבריסקי החזיקה את האחוזה ברשותה עד שנת 1909.
הוא מת ב-28 בנובמבר1794 בגיל 64 בעיר יוטיקה. הוא לא נישא מעולם, ולא היו לו ילדים. הוא לא ייחס חשיבות רבה לקרובי משפחתו האירופיים, והוריש את נכסיו לידידיו מימי שירותו בצבא הקונטיננטלי. העיר "שטויבן" במחוז אוניידה שבמדינת ניו יורק, נקראת על שמו.
Kapp, Friedrich (1859). Life of Frederick William Von Steuben: Major General in the Revolutionary Army. Mason Brothers.
Matloff, Maurice. American Military History: 1775-1902. Da Capo Press, 1996. ISBN 0938289705
Nellis, Eric Guest. The Long Road to Change: America's Revolution, 1750-1820. University of Toronto Press, 2007. ISBN 1551111101
Wright, Robert K. The Continental Army. Washington, D.C.: United States Army Center of Military History, 1983. Available, in part, online from the CMH website.