Issu d'un milieu modeste, Patrick Stewart suit ses premiers cours de comédie dès l'âge de douze ans et entre dans la vie professionnelle deux ans plus tard. Après deux saisons à l'Old Vic, il rejoint la Royal Shakespeare Company en 1966 où il décroche l'Olivier Award pour la pièce Antoine et Cléopâtre.

Il apparaît pour la première fois au cinéma dans Hennessy (1975) aux côtés de Rod Steiger et incarne six ans plus tard Leondegrance dans Excalibur de John Boorman. Il enchaîne avec Dune (1984) et quelques productions télévisées anglaises (Pope John Paul II (1984) et The Devil's disciple (1987)), avant de s'installer aux Etats-Unis où il connaît la gloire grâce à la série Star Trek : la nouvelle génération.

En 1994, au cinéma, il reprend son rôle fétiche du capitaine Jean-Luc Picard pour Star Trek generations. Suivent trois autres épisodes : Star Trek: premier contact (1996), Star Trek: insurrection (1998) et Star Trek : nemesis (2003). Patrick Stewart diversifie toutefois son jeu d'acteur en interprétant un comédien homosexuel dans Jeffrey (1995) ou encore un dangereux psychiatre employé par la CIA dans Complots (1997).

Revenant toujours au théâtre, il interprète notamment George dans “Who’s affraid of Virginia Woolf?”.

En 2001, il reçoit le titre de Chevalier de l’Ordre de l’Empire Britannique, pour sa contribution à l’enrichissement culturel (théâtre, cinéma et télévision) du Royaume-Uni.

Dès 2000, Patrick Stewart surfe sur la vague des super-héros en incarnant, au sein des mutants X-Men, le professeur Charles Xavier dans X-Men (2000), X-Men 2 (2003), X-Men l'affrontement final (2006), X-Men: Day of Future Past (2014) et Logan (2017). Un personnage extrêmement important dans l'univers propre à cette lucrative franchise super-héroïque.

Le comédien prête également sa voix à des personnages de dessins animés, comme par exemple dans Le Prince d'Egypte (1998), Jimmy Neutron: un garçon génial (2001), Chicken Little (2005), Bambi 2 (2006), Gnoméo et Juliette (2011) et pour les besoins de 58 épisodes de la série animée American Dad ! (2005-2012). En 2012, il est le narrateur de Ted et Ted 2, hilarantes comédies (et gros carton au box-office) portée par Mark Wahlberg et Seth MacFarlane.

Patrick Stewart est également actif du côté de la petite lucarne via le personnage de Walter Blunt dans la série comique Blunt Talk. En 2016, il surprend et se glisse dans la peau d'un monstrueux chef de gang néo-nazi cherchant à tuer Anton Yelchin et ses amis pour les besoins du violent Green Room de Jeremy Saulnier (Blue Ruin).