Народився 16 січня1984 року в місті Адлігенсвіль. З самого дитинства став займатися футболом, граючи в молодіжному клубі «Адлігенсвіль», а 1996 року перейшов в клуб «Люцерн». У 16 років футболіст перейшов до «Грассгоппера».
В сезоні 2001/02 захисник почав з'являтися у складі головної команди, а вже через рік увійшов до основного складу футбольної команди, вигравши попутно чемпіонат Швейцарії. За короткий проміжок часу він став лідером своєї команди. За «коників» Ліхтштайнер зіграв у чемпіонаті 79 ігор, вразивши ворота суперників 4 рази.
Влітку 2005 року Стефан опиняється в французькому клубі «Лілль», в якому відразу стає гравцем основного складу на позиції захисника. Штефан зіграв за французький клуб 89 матчів.
Влітку 2008 року уклав контракт з італійським «Лаціо», швидко адаптувавшись до Серії А. Після закінчення першого сезону команда виграла Кубок Італії, забивши в фіналі важливий пенальті у ворота «Сампдорії». У Пекіні успіх продовжився: «Лаціо» здобув перемогу над «Інтером», вигравши Суперкубок Італії. 31 травня2009 року Ліхтштайнер був на полі, коли Павел Недвед провів прощальний матч. Захисник пішов схожим шляхом: з Риму до Турину, з «Лаціо» до «Ювентуса». Усього в римській команді він провів три роки, вийшовши на поле 115 разів (з них 100 в чемпіонаті).
2011 року Ліхтштайнером зацікавився «Ювентус», який провів переговори з приводу переходу футболіста[2]. 27 червня 2011 року «Ювентус» оголосив про те, що футболіст пройшов медичне обстеження[3]. 1 липня 2011 року стало відомо про підписання гравцем 4-річного контракту з туринським клубом[4][5]. У його складі відразу став ключовим гравцем захисної ланки, яким залишався протягом усіх семи сезонів, проведених у «Ювентусі». Протягом кожного з цих семи сезонів допомагав команді здобути черговий титул чемпіонів Італії, також у складі «старої сеньйори» тричі ставав володарем Суперкубка Італії та чотири рази тріумфував у Кубку країни. Влітку 2018 року контракт 34-річного захисника із клубом завершився і він залишив «Ювентус», провівши у його складі 258 матчів, з них 210 — у Серії A.
5 червня 2018 року на правах вільного агента приєднався до лондонського «Арсенала». Протягом сезону взяв участь у 23 іграх «канонірів», включаючи 14 матчів чемпіонату, після чого залишив команду.
Влітку 2019, також як вільний агент, став гравцем німецького «Аугсбурга».
Через рік Штефан Ліхтштайнер оголосив про завершення кар'єри футболіста[6].
2014 року був включений до заявки збірної на тогорічний чемпіонат світу у Бразилії, цього разу також був основним гравцем захисту швейцарців і допоміг їм вийти до 1/8 фіналу, де вони лише у додатковий час поступилися майбутнім фіналістам турніру, Аргентині.
На наступному великому турнірі швейцарської збірної, чемпіонаті Європи 2016 року у Франції, вже був капітаном команди, брав участь в усіх чотирьох матчах турніру, в яких захист швейцарців дозволив суперникам забити лише два голи. Проте Швейцарія знову вибула з боротьби на стадії 1/8 фіналу, цього разу програвши у серії післяматчевих пенальті збірній Польщі.
За два роки, також як капітан національної команди, став учасником своєї третьої світової першості — чемпіонату світу 2018 в Росії. Напередодні турніру, у контрольному матчі проти збірної Японії, усоте вийшов на поле в офіційних іграх збірної, ставши лише четвертим швейцарцем, якому вдалося таке досягнення.