È nato a Roma nel 1966. Inizia la sua carriera come cameraman realizzando, per la CNN, NBC, CBS, e altri network televisivi stranieri, numerosi reportage da zone di guerra (Libia, Algeria, Romania, Israele, Guerra del Golfo, ex-Jugoslavia)
Grazie (16 mm/b.n./ 9'), suo cortometraggio d’esordio, vince, nel 1992, il 3° premio al Festival Cinema Giovani di Torino, in concorso nella sezione "Spazio Italia".
Seguono Sotto le unghie (16mm/col/4') - in concorso al Festival di Cannes nella sezione "Semaine International...visualizza tuttole de la Critique Francaise" (1993) e Zippo (35mm/Bn/10') presentato in concorso alla 60° Mostra Internazionale di Arte Cinematografica di Venezia, e al festival di Sitges Sezion Fantastic (2003)
Stefano Sollima, già dal 1998, inizia a lavorare per la televisione e, tra gli altri, firma la regia di numerosi episodi de La squadra e Crimini, serie televisive molto amate e seguite dal pubblico. Il meritato e riconosciuto successo arriva nel 2008, quando dirige per Cattleya e SkyCinema Romanzo criminale, La serie.
L'esordio cinematografico è nel 2012 con ACAB - All Cops are Bastards, accolto molto bene da pubblico e critica.
Stefano Sollima, tra il 2012 e il 2013, è ideatore e regista di Gomorra, La serie, prodotta da Sky Italia, Cattleya e Fandango. È un successo televisivo grandioso e non solo in Italia: la serie viene venduta in più di 143 paesi. Ha terminato a luglio di quest'anno di dirigere alcuni episodi di Gomorra 2, La serie, della quale è regista principale e supervisore artistico.
Suburra è il suo secondo lungometraggio.
Prodotto da Cattleya con Rai Cinema e interpretato, tra gli altri, da Pierfrancesco Favino, Elio Germano, Claudio Amendola e Alessandro Borghi. Una fotografia amara della Roma di oggi: feroce, corrotta e dove potere politico, religioso e criminale si intrecciano, si scontrano, si tradiscono. Persone innocenti nel baratro e criminali, signori e padroni... e sullo sfondo Roma che si rivela ancora "città unica al mondo".