Rebaptisé Steveland Morris après le second mariage de sa mère, Stevie Wonder maîtrise de nombreux instruments dès son enfance, notamment le piano, l'harmonica ainsi que divers instruments de percussion. Il est découvert par le compositeur Ronnie White, alors membre du groupe The Miracles aux côtés de Smokey Robinson. Stevie enregistre pour le label Tamla Motown dès l'âge de onze ans, son premier album est édité sous le nom de Little Stevie Wonder en 1962. Il obtient rapidement son premier succès avec la chanson numéro un Fingertips (Pt. 2), ses compositions apparaissent sur ses propres disques ainsi que sur ceux des autres artistes du label Motown. Il commence à assurer lui-même le rôle de producteur sur l'album Signed, Sealed and Delivered sorti en 1970. À sa majorité en 1971, il entre en conflit avec son label et obtient une complète liberté artistique.
L'album Music of My Mind sorti en 1972 est entièrement réalisé par l'artiste (composition, chant, instruments, production), qui commence à utiliser des synthétiseurs. Music of My Mind n'est pas composé d'une suite de singles, comme ses albums précédents, mais conçu comme un tout cohérent. Dans les albums suivants, Talking Book et Innervisions, Wonder aborde des thèmes sociaux dans des chansons comme Big Brother ou Living For The City, mais continue de rencontrer le succès avec, par exemple, le morceau Superstition, qui atteint la première place des hit parades dans les catégories pop et rhythm and blues, ou encore la ballade You Are the Sunshine of My Life.
Le double album Songs in the Key of Life, sorti en 1976, contient les hits I Wish et Sir Duke (enregistré en hommage à
Duke Ellington), qui se classent en tête du classement des meilleures ventes aux États-Unis.
En 1980 la chanson Happy Birthday extraite de l'album Hotter Than July milite pour l'institution d'un jour férié national en mémoire du révérend
Martin Luther King. La détermination de Stevie Wonder porte ses fruits en 1986 lorsque
Ronald Reagan introduit dans la législation américaine le 3e lundi de janvier comme jour férié à la mémoire de
Martin Luther King. Sur le même album il rend hommage au chanteur jamaïcain Bob Marley avec le titre Master Blaster (Jammin'). En 1982 Stevie Wonder interprète Ebony and Ivory en compagnie de l'ex-Beatle Paul McCartney, la chanson figure sur l'album Tug Of War de McCartney et se classe première des charts britanniques. Avec I Just Called to Say I Love You, composée pour le film La Fille en rouge (The Woman in Red), Stevie Wonder remporte l'Oscar de la meilleure chanson originale ; il obtient également son premier numéro un au Royaume-Uni en tant qu'artiste solo, le titre se classant en tête des charts durant six semaines d'affilée en 1984. Il figure parmi les vingt meilleures ventes de l'histoire au Royaume-Uni.
L'année suivante Stevie Wonder fait partie du collectif de quarante-quatre artistes baptisé USA for Africa qui interprète la chanson caritative We Are the World, et réalise l'album In Square Circle qui renferme un nouveau hit, Part-Time Lover.
En 1987, son album Characters remporte un grand succès notamment grâce à la chanson Free.
En 1991 il écrit la bande originale du film Jungle Fever réalisé par
Spike Lee.
En 1995 il sort l'album Conversation Peace après 8 ans de réalisation.
En 1987, il chante un duo avec
Michael Jackson présent sur l'album Bad, dans le titre Just Good Friends. Il est intronisé au Rock'n'Roll Hall of Fame en 1989, un Grammy award récompensant l'ensemble de sa carrière (Lifetime Achievement Award) lui est décerné en 1996. Un Grammy Hall of Fame award est décerné au single Superstition en 1998, les albums Talking Book et Innervisions sont primés l'année suivante, ainsi que Songs In The Key Of Life et le single You Are the Sunshine of My Life en 2002. Au cours de l'année 2006, il collabore avec certains rappeurs tels que
Busta Rhymes ou
Snoop Doggy Dogg.
L'album A Time To Love sort en 2005.
Il participe à la campagne de Barack Obama en se produisant à ses meetings (il adapte notamment I Wish et Sir Duke en modifiant les paroles) et en enregistrant un clip politique en sa faveur
Le 19 janvier 2009, il interprète aux côtés de la chanteuse colombienne Shakira et d'Usher Higher Ground, devant des centaines de millions de personnes au concert suivant la victoire de Barack Obama.
Le 23 mai 2009, Stevie Wonder est invité pour clôturer le Festival Mawazine Rythmes du Monde de Rabat.
Le 30 juin 2009, Stevie Wonder est invité pour ouvrir le festival de jazz de Montréal devant une foule de 200 000 personnes.
Le 7 juillet 2009, il chante à la cérémonie d'hommage à
Michael Jackson.
Lors des concerts du 25 ème anniversaire en l'honneur du Rock and Roll Hall of Fame se déroulant le 29 et 30 Octobre 2009, Stevie interprète " The way you make me feel" de son défunt ami Michael Jackson , et fond en larmes durant son interprétation. Le 3 décembre 2009, lors de la Journée internationale des personnes handicapées, il est nommé messager de la paix au Siège de l'ONU.
Le 6 mars 2010, il reçoit la médaille de commandeur des Arts et des Lettres, puis une Victoire d'Honneur aux Victoires de la musique 2010.
Le 4 Juillet 2010, Stevie Wonder, dans le cadre de sa venue en France (seulement 3 concerts) s'est produit aux arènes de la ville de Nîmes.