Stephen Joseph Cannell est né à Los Angeles, Californie, et a grandi à Pasadena. Ses parents, Carolyn (née Baker) et Joseph Knapp Cannell, tenaient une chaîne de magasins de meubles. Cannell souffrait de dyslexie à l'école, mais sort quand même diplômé de l'Université d'Oregon en 1964 avec un Baccalauréat en sciences de journalisme.
Après ses études, Cannell travaille durant quatre ans dans l'entreprise de ses parents. En 1968, il vend son premier script pour la série Opération vol. Il est rapidement « récupéré » par la branche télévision d'Universal Pictures, Universal Television Group. Il opère comme scénariste « freelance » sur des séries comme L'Homme de fer et Columbo. Peu de temps après, il devient le scénariste principal de Adam-12, qui en est à sa quatrième saison (1971-1972).
En 1974, Stephen J. Cannell lance avec
Roy Huggins sa première série, 200 dollars plus les frais. Ils rencontreront un succès important durant six saisons.
James Garner y tient le rôle du détective privé Jim Rockford, qui lui vaudra l'Emmy du meilleur acteur dans une série dramatique en 1977.
En 1976, il crée Les Têtes Brûlées, une série sur l'escadrille VMA-214 durant la Guerre en Asie et dans le Pacifique dont le célèbre Gregory « Pappy » Boyington faisait partie. La série s'arrêtera deux ans plus tard. Baretta, lancée en 1975, connait un succès plus important : Robert Blake remporte l'Emmy du meilleur acteur dans une série dramatique en 1975 et le Golden Globe du meilleur acteur dans une série télévisée dramatique en 1976.
Au début des années 1980, il crée Timide et sans complexe, une série mêlant police et comédie avec
Jeff Goldblum et
Ben Vereen. En 1981, il se lance dans la science-fiction avec Ralph Super-héros. En 1983, il reforme un autre duo, composé de
Brian Keith et Daniel Hugh Kelly, pour une nouvelle série dramatique : Le Juge et le Pilote. La série connaîtra trois saisons et sera diffusée jusqu'en 1986.
Stephen J. Cannell produit ensuite ses plus célèbres séries télévisées : L'Agence tous risques (1983-1987), avec
George Peppard,
Dirk Benedict,
Dwight Schultz et Mister T. ; 21 Jump Street (1987-1991) avec
Johnny Depp ; Riptide (1984-1986), avec
Joe Penny et
Perry King et Un flic dans la mafia avec Ken Wahl. Tous ces « hits » permettent à Stephen J. Cannell de devenir l'une des personnalités les plus influentes de la télévision.
Dans les années 1990, il reste dans le genre policier avec Le Rebelle où le personnage de Reno Raines, incarné par
Lorenzo Lamas, est poursuivi par ses anciens collègues policiers pour le meurtre de sa petite amie. Stephen J. Cannell y interprète Donald « Dutch » Dixon, un personnage qui revient plusieurs fois au cours des cinq saisons.
L'As de la crime, lancée en 1991, durera également cinq saisons.
Michael Chiklis y incarne le commissaire Tony Scali de la police de New York. Changement de lieu pour Les Dessous de Palm Beach, où Rob Estes et Mitzi Kapture enquêtent à West Palm Beach en Floride. Au cours de ses huit saisons, la série connaîtra de nombreux changements de casting.
En 1996, il est producteur délégué de la série Profit. Cette série-choc scandalise le public américain et la série s'arrête après une seule et unique saison.
Dès lors, il se concentre sur l'écriture de romans, tout en produisant quelques films et téléfilms.
En 2010, il produit le film L'Agence tous risques, l'adaptation de sa propre série. Il joue également son propre rôle dans trois épisodes de la série Castle. Le personnage principal de la série est un romancier et il joue au poker avec d'autres auteurs : Stephen J. Cannell,
James Patterson et Michael Connelly. Il participe aussi a un documentaire sur la fin de la série Lost