Stallone 1946'da New York'ta doğdu. Frank Stallone Sr. (1919-2011) ve Jacqueline "Jackie" Stallone'nin çocuğuydu. Frank Stallone Jr. (d. 1950) adında bir erkek kardeşi vardı. Dikkat çekmek için çaba sarf etmemesine rağmen öğrencilik döneminde 12 kez okul değiştirmiş ve bu okullardan davranış bozukluğu olduğu gerekçesiyle atılmıştır. 1967 yılında Miami Üniversitesi tiyatro bölümünde eğitim görmeye başladı ama 1969'da mezun olamadan ayrıldı.

Profesyonel bir oyuncu olarak oynadığı ilk filmi 1971 yılındaki Bananas'tır, ama asıl çıkışını 1976 yılında çevirdiği Rocky filmiyle yakalamıştır. Bu filmde İtalyan asıllı bir boksör olan Rocky Balboa'nın hayatı anlatılmış ve filmin gişe başarısı beklenenin üstünde çıkınca projeye devam kararı alınmıştır. Rocky adının, 1956 yılında boksu namağlup bir şekilde bırakan ağırsiklet boks şampiyonu Rocky Marciano'dan esinlenerek verildiği düşünülmektedir. Stallone, Rocky efsanesi ile sadece oyunculuğunu değil aynı zamanda senaryo yazarlığı ve yönetmenlik gibi özelliklerini de sergilemiş oluyordu. Rocky serisinin bütün filmlerini kendisi kaleme almış ve serinin 2,3,4 ve 6. bölümlerinde yönetmenlik koltuğuna oturmuştur. Aynı zamanda Rocky serisi filmlerde Stallone kendi düşüncelerini yansıtmaktadır. Özellikle serinin 4. filminde Sovyet/Rus boksör Ivan Drago'yla (Dolph Lundgren) yaptığı maç ve galibiyeti, dönemin soğuk savaşındaki dünya dengeleriyle yakından ilişkilidir. 80'lerin ünlü Amerikan propaganda filmlerinin en çok hatırlananları, Stallone'nin elinden çıkmıştır.

Sylvester Stallone, Rocky ile çıkış yaşamasına rağmen onu tüm dünyanın gözünde kahraman yapan 1982 yılında çevrilen İlk Kan filmindeki John Rambo karakteridir. Öyle ki ter içerisinde kalmış vücudundaki tüm damarlarının göründüğü sonuna kadar gerilmiş kaslara ve yaptığı işlere bakıldığında (tek başına Afganistan'a girmek gibi...) hayran kalmamak mümkün değildi. Bu filmdeki hayranlık yine Stallone için bir devam filminin kapısını aralamıştır. 1985 ve 1988 yıllarında 3'er sene arayla gelen Rambo serisi beyaz perdeyi dolayısıyla hayranlarını yalnız bırakmamıştır. 2008 yılında serinin 4. filmi olan Rambo 4 adlı filmi gösterime girdi. 2010 yılında Cehennem Melekleri (The Expendables) filminde birçok önemli aksiyon filmi yıldızını bir araya getirdi. 2013 yılının Haziran ayında gösterime giren İntikam Kurşunu (Bullet to the Head) filminde Jimmy Bobo adlı bir kiralık katili canlandırdı. 2013'te çekilen, Türkiye'de 10 Ocak 2014'te gösterime giren Kaçış Planı (Escape Plan) filminde başrolü Arnold Schwarzenegger ile paylaştı. 2015'te Rocky serisinin yan serisi olan Creed: Efsanenin Doğuşu filminde Apollo Creed'in oğlu Adonis Creed'in akıl hocası Rocky Balboa olarak izleyici karşısına çıktı. Bu rolüyle En İyi Yardımcı Oyuncu dalında Altın Küre kazandı.

Empire dergisinin 1997 yılındaki Ekim ayı sayısında Tüm Zamanların En İyi 100 Film Yıldızı sıralamasında 92. sırada yer aldı.

Stallone ilk olarak Sasha Czazk ile evlendi. Bu evliliğinden Sage (1976-2012) ve Seargeoh adında iki oğlu olmuştur. 1985 yılında boşandılar. Sonrasında Stallone manken-oyuncu Brigitte Nielsen ile evlendi ve 1.5 yıl sonra boşandılar. 1997'de manken Jennifer Flavin'le evlenerek 3. kez dünyaevine giren aktörün bu evlilikten de Sophia Rose (d. 1996), Sistine Rose (d. 1998) ve Scarlet Rose (d. 2002) adlarında 3 kızı bulunmaktadır.

Oğlu Sage Stallone, 2012 yılında henüz 36 yaşında kalp krizi nedeniyle hayatını kaybetti.