Stefan Gierowski urodził się 21 maja 1925 roku w Częstochowie. Dzieciństwo spędził w Kielcach. Od wczesnych lat wykazywał zainteresowanie malarstwem i chciał się w nim doskonalić. Ojciec artysty, Józef Gierowski, był lekarzem, którego zamiłowanie do malarstwa odegrało ważną rolę w pielęgnacji artystycznego powołania syna. Matka Stefania (z domu Wasilewska) studiowała ogrodnictwo i również gorąco zachęcała syna do rozwijania zdolności artystycznych. Pierwiastek twórczy uobecniał się w rodzinie jeszcze za sprawą Antoniego Gierowskiego (wuja Józefa), dziewiętnastowiecznego malarza i rysownika. Ponadto ważną rolę w kształtowaniu młodego artysty odegrały tradycje patriotyczne.
Po wybuchu II wojny światowej wraz z matką dołączył do struktur Związku Walki Zbrojnej, a potem Armii Krajowej, gdzie aktywnie uczestniczył w działaniach konspiracyjnych pod pseudonimem „Hubert”. W 1941 roku jako szesnastolatek rozpoczął podziemne kształcenie artystyczne pod okiem Andrzeja Olesia, znanego kieleckiego akwarelisty. Musiał przerwać je trzy lata później z powodu oddelegowania do Inspektoratu Częstochowskiego AK.
Po rozwiązaniu AK Gierowski przeniósł się do Krakowa, gdzie rozpoczął studia równolegle na Akademii Sztuk Pięknych oraz na Wydziale Historii Sztuki Uniwersytetu Jagiellońskiego. Wiedza z zakresu historii sztuki okazała się kluczowa i pozwoliła na refleksję o możliwościach i perspektywach malarstwa, otwierając Gierowskiego na nowoczesność. Pod okiem Wojsława Molego napisał pracę seminaryjną Impresjonizm jako część kultury francuskiej.
Na ASP artysta na początku kształcił się w pracowni prof. Władysława Jarockiego, lecz po zaliczeniu konspiracyjnych zajęć u Andrzeja Olesia został przeniesiony na trzeci rok. Studiował w pracowniach Zbigniewa Pronaszki, byłego formisty, a także Karola Frycza, gdzie zgłębiał malarstwo w architekturze oraz tworzył projekty scenografii teatralnych. Zajęcia i rozmowy z Fryczem przybliżyły Gierowskiemu sztukę młodopolską. W pracowni Pronaszki jego kolegami byli m.in. Jerzy Panek, Zbigniew Grzybowski, Stanisław Wójcik i Andrzej Wróblewski.
Podczas studiów nawiązał współpracę z warszawskim tygodnikiem społeczno-literackim Wieś. Publikował w nim artykuły o sztuce, a także ilustrował kolejne wydania.
Po zakończeniu studiów w 1948 roku Gierowski wrócił do rodzinnych Kielc, gdzie rozpoczął pracę jako referent do spraw plastyki w Wydziale Kultury Urzędu Wojewódzkiego. Prowadził tam także ognisko plastyczne przy Związku Polskich Artystów Plastyków.
W 1949 roku artysta otrzymał propozycję stałej pracy jako redaktor techniczny czasopisma Wieś, przeprowadził się więc do Warszawy. Jako przedstawiciel tej gazety wziął udział w konferencji Ministerstwa Kultury i Sztuki w Poznaniu dotyczącej szkolnictwa artystycznego. W czerwcu tego roku doszło do spotkania Gierowskiego z Władysławem Strzemińskim w Muzeum Narodowym w Poznaniu. W tym miesiącu odbył się również słynny zjazd ZPAP w Katowicach – artysta był tam delegatem oddziału ZPAP w Kielcach – który zapoczątkował przejęcie organizacji przez władze partyjne PZPR, co poskutkowało ograniczeniem praw Gierowskiego w związku.
Następne lata to rozkwit życia rodzinnego – małżeństwo z Anną Golką i narodziny dwójki dzieci: Magdy i Józefa. W tym czasie poza działalnością w dziedzinie malarstwa artysta ilustrował powieści swojego przyjaciela, również kielczanina, Edmunda Niziurskiego – m.in. Księgę urwisów. Pod względem materialnym był to dla niego trudny okres. Wpłynęło na to funkcjonowanie w mieszkaniu „kołchozowym”, brak możliwości udziału w znaczących wystawach, bo jego obrazy nie spełniały socrealistycznych kryteriów. Pensja żony, dentystki, była bardzo skromna. Pod koniec 1951 roku Gierowski rozpoczął pracę w Wydawnictwie Artystyczno-Graficznym w dziale tek i albumów. Utrzymywał znajomość z Markiem Włodarskim, za którego sprawą poznał później malarską Grupę 55. W 1955 roku, już na fali odwilży, wziął udział w Międzynarodowej Wystawie Sztuki Młodych w Zachęcie, gdzie jego obraz Kocham życie! uzyskał II nagrodę. Wyróżnienie przełożyło się na wzrost popularności Gierowskiego i uznanie go za ważnego malarza nowej generacji. Pozycję tę umocniła praca Gołębnik (1955), zaprezentowana na VI Wystawie Okręgu Warszaw- skiego w listopadzie tego samego roku, która wzbudziła zachwyt wśród krytyków.
W lipcu tego roku artysta wziął udział w Ogólnopolskiej Wystawie Młodej Plastyki „Przeciw wojnie – przeciw faszyzmowi”, znanej jako „Arsenał”, która okazała się prezentacją pokoleniową twórców sprzeciwiających się stylistyce socrealizmu. Wystawiający tam artyści stali się wkrótce czołowymi postaciami sztuki swojego pokolenia, a także długoletnimi znajomymi Gierowskiego.
W styczniu 1957 roku artysta po raz pierwszy pokazał swoje dzieła w Galerii Krzywe Koło, rozpoczynając tym samym kilku- letnią owocną współpracę z Marianem Boguszem i kręgiem artystycznym tej placówki. W lutym tego samego roku na Walnym Zjeździe Delegatów Okręgów ZPAP Stefan Gierowski został wybrany na stanowisko sekretarza. Razem z nowo obranym zarządem, w tym Janem Cybisem, przewodniczącym związku, a prywatnie przyjacielem, rozpoczął pracę nad nowym statutem ZPAP, z którego usunięto polityczne i socjalistyczne elementy. Nowy statut przewidywał przede wszystkim reorganizację struktur wystawienniczych i animujących życie artystyczne w kraju. W rezultacie starań Gierowskiego otworzono kilkadziesiąt przestrzeni wystawienniczych podległych związkowi w całej Polsce. Również w 1957 roku, który okazał się punktem zwrotnym dla twórczości artysty, Gierowski rozpoczął cykl obrazów numerowanych cyframi rzymskimi. Pierwsze z tych prac, wyeksponowane na II Wystawie Sztuki Nowoczesnej w Zachęcie, przyniosły artyście szerokie uznanie krytyków i krytyczek, m.in. Juliana Przybosia i Zbigniewa Herberta.
W następnych latach Stefan Gierowski wraz z Aleksandrem Wojciechowskim i Marianem Boguszem wszedł w skład komitetu organizacyjnego Konfrontacji 1960, wydarzenia organizowanego przez Galerię Krzywe Koło, którego podsumowanie miało miejsce 8 września 1960 r. podczas VII Kongresu Międzynarodowego Stowarzyszenia Krytyków Sztuki (AICA). Wraz z Boguszem i Wojciechowskim odpowiedzialny był za program Konfrontacji, a także sam wystawił swoje prace w ramach jednej z ekspozycji.
Na przełomie lat 50. i 60. XX wieku Stefan Gierowski wielokrotnie wystawiał za granicą – uczestniczył w I Biennale Młodych w Paryżu (1959), V Międzynarodowym Biennale Sztuki Współczesnej w São Paulo (1959) oraz w prezentacji „15 Polish Painters w Museum of Modern Art” w Nowym Jorku (1961). W rezultacie sukcesu polskich artystów na Biennale Młodych w Paryżu Gierowski został zaproszony do stworzenia indywidualnej wystawy w galerii Lacloche w Paryżu, której otwarcie przypadło na kwiecień 1961 roku. W tym samym czasie, za namową Mariana Wnuka i Jana Cybisa, Gierowski rozpoczął pracę na ASP w Warszawie, gdzie prowadził zajęcia z malarstwa w architekturze w ramach katedry Aleksandra Kobzdeja.
W 1965 roku uzyskał zgodę akademii na prowadzenie własnej pracowni i rozpoczął kształcenie swoich studentów. Jego styl nauczania charakteryzował się przyjaznym podejściem, otwartością i programem opartym na ogólnych kwestiach malarskich, jak kolor lub gatunek malarski. W pracowni Gierowskiego dyplom uzyskało ponad sto studentów i studentek, a wśród nich: Jarosław Modzelewski, Marek Sobczyk, Ryszard Ługowski, Łukasz Korolkiewicz, Apoloniusz Węgłowski, Antoni Starowieyski, Marian Czapla, Krzysztof Wachowiak, a także Jerzy Kalina.
W latach 1975–1981 pełnił funkcję dziekana wydziału malarstwa, a w 1983 roku został wybrany na rektora uczelni, lecz wobec sprzeciwu władz nie objął powierzonego mu stanowiska. W 1981 roku był członkiem Komitetu Organizacyjnego Kongresu Kultury Polskiej. W latach 1982–1988 udzielał się jako członek Rady Głównej i Szkolnictwa Wyższego oraz Przewodniczący Rady Wyższego Szkolnictwa Artystycznego. W roku 1986 uzyskał tytuł profesora zwyczajnego.
Dziesięć lat później przeszedł na pedagogiczną emeryturę. Od tamtej pory mieszkał i pracował w Konstancinie-Jeziornej pod Warszawą.
W 2014 roku w Warszawie rozpoczęła działalność Fundacja Stefana Gierowskiego. Poza popularyzacją i ochroną dorobku artysty wspiera młode malarstwo poprzez coroczną Nagrodę Fundacji. Jest także aktywną placówką wystawienniczą – organizuje przekrojowe prezentacje poświęcone rozmaitym zagadnieniom z kręgu malarstwa współczesnego i dwudziestowiecznego.
Stefan Gierowski zmarł w 2022 roku w wieku dziewięćdziesięciu siedmiu lat.