Né le 7 novembre 1922 à Brooklyn dans une famille d’origine juive originaire d’Autriche, il se plonge dans la photographie dès l’adolescence, grâce à un appareil offert par ses parents. Louis Stettner étudie et enseigne la photographie à la Photo League à New York. Dans les années 30, il se lie avec des photographes engagés socialement comme Lisette Model, Berenice Abbott et Weegee. Durant la Seconde Guerre mondiale, il est photographe de l’armée américaine. Stettner fut encouragé dans ses travaux par Alfred Stieglitz et Paul Strand.

Après guerre, il s’installe dans la région parisienne. Faute d’école de photographie, Stettner étudie à l’Institut des hautes études cinématographiques en 1947. Dans ses clichés, il saisit d’abord une atmosphère : rues désertes ou boutiques vides, silhouettes… en faisant une large place au contexte météorologique de la prise de vues (pavés humides…). Certaines de ses photos sont emblématiques de son œuvre comme celle de deux enfants à Aubervilliers (1947) ou une vue de la promenade de Brookly (1954). Il part ensuite à Paris et collabore avec Life, Time, Réalités, Paris Match, Fortune et National Geographic.

Il vivait depuis les années 1990 à Saint-Ouen. Il meurt en 2016 peu après la clôture d’une exposition rétrospective au centre Pompidou. Ses cendres reposent au cimetière de Montmartre.