Stein Aurél 1862. november 26-án Pesten született egy művelt polgárcsalád harmadik gyermekeként. Idős szülei helyett nevelésében és szellemi arculatának formálásában a legnagyobb szerepet anyai nagybátyja, Hirschler Ignác szemészorvos, a magyarországi szemészet megalapítója játszotta, aki révén már fiatalon kapcsolatban állhatott a magyar szellemi élet legkiválóbb képviselőivel.

Iskolai tanulmányait részben a magyar fővárosban, részben Drezdában folytatta, érettségit a pesti evangélikus gimnáziumban tett.

Egyetemi tanulmányait – magyar állami ösztöndíjak segítségével – Bécsben, Lipcsében és Tübingenben folytatta, ahol klasszika-filológiát, indológiát és iranisztikát tanult. Bölcsészdoktori oklevelét 1883-ban szerezte meg.

1884-1886 között Oxfordban, Cambridge-ben és Londonban végzett kutatómunkát, közben 1885-1886-ban kötelező katonai szolgálatát teljesítve elvégezte a Ludovika Akadémia egyéves önkéntesi tanfolyamát. Mivel hazai egyetemeken nem tudott állást kapni, Indiába utazott, ahol az oktatás területén, illetve régészeti felügyelőként dolgozott nyugdíjazásáig.

Tudományos érdeklődése kezdettől fogva India, Irán, Kína és a Nyugat közötti történeti kapcsolatokra összpontosult, neve és tevékenysége ma már elválaszthatatlan a Selyemút történetétől.

Az Indiában töltött első évtizedben főleg filológiai tevékenységet folytatott. Első nagy munkája a 12. századi kasmíri krónika, Kalhana Rádzsataranginí c. művének kritikai kiadása és fordítása volt.

1900-tól fordult érdeklődése a régészet felé. Belső-Ázsiában, főleg Kelet-Turkesztán területén 1900-1916 között végzett ásatásaival a Selyemút homokba temetett emlékeit tárta fel, olyan forrásanyagot összegyűjtve, amellyel sikerült megvilágítania e terület történetét, művészetét, vallásait, régi nyelveit.

1926-ban Nagy Sándor útvonalát tisztázta Északnyugat-Indiában, majd érdeklődése a Selyemút nyugati része felé fordult, Irán területén végzett ásatásokat, ezt követte Irak, Szíria és Transzjordánia területén a római limes feltérképezése. A második világháború alatt India területén kutatott.

1943-ban eljutott Afganisztánba, de a régi álom, hogy az ókori Baktria területén kutasson, már nem valósulhatott meg, mert megérkezése után néhány nappal, pontosan egy hónappal 81. születésnapja előtt, 1943. október 26-án Kabulban elhunyt.