Стивен Джон Кэрелл родился 16 августа 1962 в миниатюрном городке Конкорд, штат Массачусетс, США. Его отец Эдвин Карелл был инженером-электриком, а мама Хэрриет Тереза Коч работала медсестрой в психиатрической больнице. Стив стал четвертым ребенком в семье: у него есть трое старших братьев.

Стивен получил римско-католическое воспитание и учился в общеобразовательных школах «Nashoba Brooks», «Fenn» и «Middlesex». Подростком Стив Карелл очень увлекся хоккеем, стоял на воротах за школьную, а позднее и за студенческую команду Университета Денисона в штате Огайо, где молодой человек изучал историю Соединенных Штатов. Кроме того, Карелл играл в лакросс, и тоже входил в сборную своего вуза.

После окончания университета Стив Карелл планировал посещать юридическую школу, но на собеседовании не смог объяснить, почему он хочет стать юристом, поэтому его не приняли. Молодой человек подрабатывал почтальоном в Литтлтоне, затем был диджеем на радио, а когда решил, что желает стать актером, вошел в дублирующий состав одной из Чикагских трупп. Именно там его впервые заметили и пригласили на съемочную площадку.

С театральной сцены Стив Карелл попал в кино и на телевидение. Впервые это произошло в 1991 году, когда он сыграл Тесио в семейной комедии «Кудряшка Сью». Но следующего приглашения в кинематограф актеру пришлось ждать целых 12 лет. Все это время он делал карьеру комика в телевизионных шоу. Его можно было увидеть в скетчах «Шоу Даны Карвей» и «Журнал мод». Для ситкома «Изо всех сил» Стив Карелл снялся в паре десятков серий, но на экраны вышли только три из них.

Гораздо больший успех ждал  американскую сатирическую телевизионную программу «Ежедневное шоу», являющуюся пародией на информационные передачи, в которой Стив Карелл в течение пяти лет изображал специального корреспондента. В 2005 году его пригласили в новый ситком «Офис», где ему достался образ непутевого менеджера Майкла Скотта. Первый сезон полностью провалился, и владельцы телеканала остановили съемки продолжения.

В тоже время на экраны вышла кинокомедия «Сорокалетний девственник», которая принесла большую славу Стиву Кареллу, и решено было попробовать запустить второй сезон «Офиса». На этот раз комедия имела бешеный успех и впоследствии превратилась в 9-сезонный телесериал. Но сам Карелл ушел из шоу в 2011 году, не став продлевать контракт.

За время съемок в ситкоме актер параллельно успел поработать с Николь Кидман в комедии «Колдунья», Джимом Керри в картине «Брюс Всемогущий», Морганом Фрименом в ее продолжении «Эван Всемогущий», с Сетом Рогеном в юмористическом фильме «Немножко беременна». Кроме того, Стив Карелл стал звездой таких комедий, как «Эта - дурацкая - любовь», «Ужин с придурками», «Безумное свидание» и «Влюбиться в невесту брата».

Действие еще одного юмористического фильма, «Напряги извилины», проходит не только на территории Америки, но и в России, поэтому Карелл в 2007 году ради натурных съемок приезжал в Москву. В связи с разговорами о предстоящем конце света вызвала интерес у зрителей фантастическая комедия «Ищу друга на конец света», где Стив сотрудничает с Кирой Найтли. Хорошую кассу собирали и комедия о фокусниках «Невероятный Бёрт Уандерстоун», а также мелодрама «Дорога, дорога домой».

Есть в фильмографии Стива Карелла и проект, не относящийся к комедийному жанру, историческая спортивная драма «Охотник на лис», именно эта работа принесла актеру множество наград и номинацию на кинопремию «Оскар». Из последних проектов Карелла также стоит отметить семейную комедию «Александр и ужасный, кошмарный, нехороший, очень плохой день», драму с Брэдом Питтом «Игра на понижение», социальную картину с Джулианной Мур «Всё, что у меня есть» и романтическую историю режиссера Вуди Аллена «Светская жизнь».

В 90-х годах у Стива Карелла был опыт преподавания актерского мастерства на курсах импровизации. На одном из уроков он познакомился со студенткой Нэнси Уоллс, с которой стал встречаться. В 1995 году они сыграли свадьбу, и жена Стива Карелла взяла себе фамилию мужа. Как Нэнси Карелл она появлялась вместе с супругом в «Ежедневном шоу» и ситкоме «Офис», а также в нескольких кинофильмах, где ее муж играл главные роли.

У Стива и Нэнси есть двое детей: дочь Элизабет Энн, родившаяся в конце мая 2001 года, и сын Джон, который младше сестры на три года. Семья проживает в Лос-Анджелесе. Одно время им принадлежал известный в Массачусетсе исторический универмаг «Маршфилд-Хиллз», но в 2009 году Стив Карелл перепродал его в иные руки.

Актер Стив Карелл весьма квалифицированный конькобежец. Более того, он до сих пор сохранил детское увлечение игрой в хоккей. Он играет в любительской команде, которая выступает в непрофессиональной лиге Лос-Анджелеса. Карелл по-прежнему защищает хоккейные ворота от летящих в них шайб.