Стив Карелл родился 16 августа 1962 года в американском городе Конкорд.

Стив - самый молодой из четырех братьев. Дедушка по отцовской линии был итальянцем, его отец при рождении имел фамилию «Caroselli», сокращенную позже до привычной в США «Carell». Кэрелл получил образование в Fenn School и Middlesex School, где получил образование в 1980 г. Он принимал участие в младшей команде танца в университете (танцор 22) и в команде по лакроссу в Конкорде и в Denison University в Грэнвилль, Огайо. Первоначально хотел стать радиодиктором. Кэрелл — квалифицированный ледяной конькобежец. Он также поклонник хоккея, в детстве был вратарем и до сих пор играет в мужской хоккейной лиге Лос-Анджелеса, где живет с семьей.

До актерства Кэрелл работал почтальоном в Литтлтоне. Он планировал посещать юридическую школу, но не смог, так как не понимал, как объяснить, почему он хочет быть юристом в заявлении. Также был дублером в Чикагской труппе в 1991 году. В том же году дебютировал на большом экране в картине «Кудряшка Сью».

В 1998 году он появился в небольшой роли в комедии «Завтрашняя ночь», а затем появился в сериалах «Незнакомцы с конфеткой» (1999-2000) и «Наблюдение за Элли» (2002-2003).

В том же 2003 году Карелл снялся во второстепенной роли в комедии «Брюс Всемогущий», в которой главные роли исполнили Джим Керри и Дженнифер Энистон. После выхода этой картины кинокарьера Стива пошла вверх.

В 2004 году ему достались роли первого плана в трех картинах - в комедиях «Телеведущий: Легенда о Роне Бургунди» и «Ночная тусовка», а также драме Вуди Аллена «Мелинда и Мелинда».

В 2005 согласился на роль Майкла Скотта в ремейке ситком ТВ-шоу в стиле «мокьюментари» под названием «Офис» (2005-2013). Первый сезон шоу относительно провалился и имел посредственный интерес зрителя, что вынудило такого магната в сфере ТВ, как NBC, приостановить показ, который был возобновлен только благодаря успеху фильма с Каррелом «Сорокалетний девственник». Второй сезон имел бешеный успех, поскольку в отличие от первого стал «чисто американским». Сериал имеет постоянный рейтинг в 12 млн человек каждую неделю показа. Заработок Кэррела за первый сезон сериала составлял около 70 тыс. долл. за серию, за третий и четвертый — 180 тыс. долл. за эпизод.

Также в 2005 году Стив вместе с Николь Кидман и Уиллом Фарреллом появился в провалившейся комедии «Колдунья», и исполнил главную роль в комедии «Сорокалетний девственник».

В 2006 году он озвучил Хэмми в «Лесной братве», а также стал членом Hollywood's Frat Pack group, куда входят Бен Стиллер, Оуэн и Люк Уилсоны, Джек Блэк, Уилл Фаррелл и Винс Вон.

В 2008 году фильмография Стива пополнилась тремя картинами - «Эван Всемогущий», «Влюбиться в невесту брата» и «Истории Америки».

Также в 2008 году Карелл сыграл главную роль в кассовой комедии «Напряги извилины», действие которого проходит в Вашингтоне и Москве.

В 2010 году Стив вместе с Тиной Фей появился в комедии «Безумное свидание», а вместе с Полом Раддом и Заком Галифианакисом в картине «Ужин с придурками». Также в 2010 году голосом Стива заговорил архизлодей Грю в мультфильме «Гадкий я».

В 2011 году Карелл вместе с Кирой Найтли появился в фантастическом и комедийном фильме «Ищу друга на конец света». В том же году ему досталась главная роль в фильме «Эта дурацкая любовь».

В 2012 году Стив сыграл второстепенную роль в фильме «Весенние надежды», а также появился в главной роли в фильме «Дорога, дорога домой».

В 2013 году Карелл вместе с Стивом Бушеми и Джимом Керри снялся в комедии «Невероятный Берт Уандерстоун». Кроме того, с участием Стива вышла вторая часть комедии «Телеведущий 2: И снова здравствуйте».

В 2014 году Карелл исполнил роль мультимиллионера Джона Дюпона в биографической спортивной драме «Охотник на лис», где вместе с ним снялись Ченнинг Татум и Марк Руффало. За эту роль его номинировали на премии Золотой глобус и Оскар.

В том же 2014 году Стив вместе с Дженнифер Гарнер снялся в комедии «Александр и ужасный, кошмарный, нехороший, очень плохой день».