Стефан был сыном боснийского бана Стефана I и Елизаветы, дочери сербского правителя Стефана Драгутина. В начале XIV века, пользуясь гражданской войной в Венгерском королевстве, Боснию взял под свой контроль "некоронованный король Хорватии" Павел I Шубич, лишив Стефана I власти. В 1312 он умер, и "господарем всей Боснии" стал его сын Младен II Шубич. В 1314 Стефан I умер и Елизавета вместе с детьми предпочла бежать в Дубровницкую республику.

У Младена II было много противников как внутри страны, так и за её пределами, и постепенно он пришёл к мысли сделать своим наместником в Боснии сына покойного Стефана I, который был бы более приемлем для боснийской знати, чем Младен. В 1320 Стефан II стал баном Боснии, но Младен сохранял над ним сильный контроль. Чтобы крепче привязать к себе Стефана, Младен договорился о его браке с дочерью Мейнхарда фон Ортенбурга, правившего в Краине (дальше помолвки дело не дошло).

Король Венгрии Карл I Роберт в своё время пришёл к власти с помощью Павла Шубича, и некоторое время ему было не до Хорватии с Боснией. Однако после смерти Матуша Чака и расправы с семьёй Косёги он решил, что пора восстановить королевскую власть и на юго-западе Венгерского королевства. С подачи короля Стефан поддержал в 1322 действия бана Славонии Ивана Бабонича, направленные против власти клана Шубичей. Войско Шубичей было разбито коалицией князей в битве у Блиски. Вскоре после битвы в южную Хорватию пришёл с армией король Карл Роберт. Владения Младена II были разделены между его противниками, а он сам был арестован и вывезен в Венгрию.

В 1321 умер король Сербии Стефан Урош II Милутин, и между его детьми развернулась борьба за наследство. Стефан Котроманич поддержал в ней своего дядю Владислава, но когда стало ясно, что побеждает Стефан Урош III Дечанский, Владислав предпочёл удалиться в Венгрию.

В 1323 король Карл Роберт, чтобы крепче привязать к себе Стефана, предложил ему в жёны Елизавету, дочь князя Казимира II Куявского, племянницу польского короля Владислава Локéтека, дальнюю родственницу своей жены. При этом в качестве свадебного подарка Стефан получил земли на западе, ранее принадлежавшие Младену Шубичу, а также горнодобывающие районы Усора и Соли, которые до этого принадлежали проигравшему борьбу за Сербию дяде Владиславу.

Чтобы увеличить свою популярность у местных феодалов, Стефан стал раздавать им многочисленные привилегии. В 1326 он назначил своего брата Владислава своим соправителем.

Во время дележа наследства Младена Шубича король Карл Роберт назначил новым баном Хорватии Ивана Бабонича, однако после ухода короля, один из наиболее могущественных хорватских феодалов, Иван Нелипич, быстро захватил Книн. Его поддержали три брата Младена Шубича: Юрай II, Гргур III и Павел II. Это не позволило Ивану Бабоничу занять хорватский трон, и в 1323 году король Карл Роберт, отстранив Ивана Бабонича, приказал Стефану Котроманичу и новому бану Славонии Николе Омодиеву совместно атаковать Ивана Нелипача. Им это не удалось, однако они смогли оторвать Юрая II от союза с Нелипачем, и в результате получилось, что война идёт за восстановление власти Шубичей над Хорватией с Юраем вместо Младена во главе клана. Стефан поддержал Юрая, но не стал ввязываться в войну сам, и оказалось, что он поступил правильно, так как в 1324 отряды Шубичей были уничтожены возле Книна, а сам Юрай II попал в плен к Ивану Нелипичу.

После этого Иван Нелипич повернул оружие против Стефана, напав на город Висуч, и вот тут проявились плоды тактики Стефана по привлечению местных феодалов: на его сторону встал Вук Вукославский, который помог вернуть город. Сам Стефан решил разобраться с городом Трогир, оказывавшим существенную помощь Нелипичу. Он стал перехватывать торговые караваны, блокировав город, и в итоге тот был вынужден признать его власть.

Видя, что бан Никола Омодеев ничего не может сделать с Нелипичем, король Карл Роберт сместил его, заменив на одного из своих наиболее доверенных людей, Микача Михалевича. Летом 1325 он вторгся в Хорватию и, взяв города, принадлежавшие семейству Бабоничей, в 1326 вошёл в контакт с войсками Стефана Котроманича. Однако они вместе не добились особых успехов против Нелипича, поэтому Михалевич, оставив часть войск в Бихаче для защиты от возможного контрудара Нелипича, вернулся в Венгрию.

В 1326 бан Стефан в союзе с Дубровницкой республикой напал на Сербию и захватил Захумье, получив выход к Адриатическому морю. Так как Захумьем правил клан Бранивоевичей, который был во вражде с Крепом Вукославичем, другом сербского короля Стефана Уроша III Дечанского, Сербия не стала выступать на защиту этих земель. Стефан Котроманич лично убил двоих членов клана Бронивоевичей, но Бранко Бронивоевич сумел бежать в Сербию, затем в Дубровницкую республику, и оттуда в Стон. Стефан организовал его преследование, но в итоге он был пойман дубровницкими силами. С той поры в титул правителей Боснии вошло и "князь Захумья".

В 1329 Стефан Котроманич предпринял новое нападение на Сербию, но его войска были разбиты Душаном, и сам бан спасся только потому, что Вук Вукославский отдал ему свою лошадь взамен убитой, а сам погиб в бою.

Вассалы бана, правящие Захумьем, начали совершать набеги на торговые пути Дубровницкой республики, а сам бан не только потребовал от неё той платы, что она обычно платила Захумью и Сербии, но и захотел, чтобы она признала его своим правителем. Республика отказалась, но впоследствии отношения между Боснией и Дубровником вновь наладились. В 1332-1333 Стефан Котроманич издал ряд эдиктов, гарантирующие дружеские отношения между Боснийским банатом и Дубровницкой республикой.

Будучи недовольным широким распространением в Боснии богомильской ереси Папа Бенедикт XII в 1337 принял помощь Ивана Нелипича, который хотел не только вернуть Боснию под хорватский контроль, но и поквитаться со старым недругом. Для противодействия этому клан Шубичей решил объединиться с Котроманичами. В 1338 брат Стефана, Владислав женился на Елене, дочери Юрая II Шубича. Таким образом возник союз между сербскими Неманичами, боснийскими Котроманичами и хорватскими Шубичами. Тем не менее Нелипичу удалось разгромить Шубичей. Король Карл Роберт приготовился выступить против Нелипача, но Стефан, воспользовавшись моментом, сам ударил по Нелипичу. В 1339 гостивший при венгерском дворе францисканский генерал Жерар посетил Боснию. Стефан смог убедить его, что является хорошим католиком, и угроза крестового похода была отведена от Боснии.

В 1342 умер король Карл Роберт. Это натолкнуло Стефана на мысль сделать Боснию полностью независимым государством. В поисках союзников против венгров летом 1343 он предложил союз Венеции. Венецианцы были согласны вступить в игру лишь при полной гарантии успеха, поэтому они потребовали, чтобы к альянсу присоединились и сербы. Однако сербский король в это время был занят другими делами, а сами венецианцы вели войну с Иваном Нелипичем, и Стефан был им нужен в первую очередь как союзник против хорватов.

В 1344 Иван Нелипич неожиданно умер, и венгерский король Лайош Великий приказал славонскому бану Николе отобрать Книн у его вдовы Владиславы и сына Ивана, а Стефану приказал помочь ему в этом деле. Увидев первую армию, возглавляемую лично баном Стефаном, за которой должно было прибыть войско самого короля, вдова предпочла капитулировать.

Задар неоднократно переходил от Венгрии к Венеции и обратно. Когда стало ясно, что готовится атака со стороны Венеции, Задар обратился к венгерскому королю с просьбой о прямом вмешательстве, и король приказал Стефану и Николе прийти на помощь городу. Подойдя к городу, баны обнаружили построенные венецианцами мощные деревянные укрепления, и предпочли принять отступные.

Весной 1346 венгерский король двинулся на венецианцев с крупной армией, с которой пришлось пойти и боснийскому бану. За взятку Стефан выдал венецианцам информацию о венгерских войсках. В состоявшейся битве венгры одержали "пиррову победу" лишь благодаря огромному численному превосходству. После этого венгерский король потерял доверие к Стефану.

Сербский правитель Стефан Урош IV Душан постоянно требовал возвращения Захумья. Босния была слабее Сербии, поэтому Стефан Котроманич попросил Венецию выступить посредником в переговорах, и им удалось договориться о трёхлетнем перемирии. Пока сербский правитель был занят конфликтом с Византией, боснийский бан построил крепость на правом берегу Неретвы, а в 1349 совершил набег, разорив земли вплоть до Которского залива.

В октябре 1350 сербский правитель пересёк Дрину с 50 тыс. конницы и 30 тыс. пехоты. Боснийский бан рассчитывал использовать естественные препятствия и укрепления, но сербский правитель просто перекупил его приближённых, и сербское войско беспрепятственно прошло вглубь Боснии. Шокированный Стефан, не зная, кому можно доверять, отступил в самые отдалённые боснийские горы. Сербы, образовав плацдарм в Боснии, использовали его для рейдов в Хорватию, а основные силы вернули в Сербию для войны с Византией. Это вдохнуло в Стефана новую надежду и он продолжил войну. Страдавшая от нарушения торговли Дубровницкая республика попыталась примирить враждующие стороны, но предложенные ею условия не устроили сербского правителя. Тем не менее Стефан смог постепенно отвоевать Боснию.

Стефан умер в 1353. Владислав по причине плохого здоровья сразу же отрёкся от престола в пользу своего 15-летнего сына Твртко и скончался в следующем году. Единственная дочь Стефана Котроманича, Елизавета, была замужем за венгерским королём Лайошом Великим.