Роден на 9 декември 1942 г. в гр. София.
Завършил е Висшата театрална академия “Кръстьо Сарафов” – София през 1966 г. – специалност “Актьорско майсторство”.
Вече тридесет години е един от водещите актьори на Народния театър “Иван Вазов”. Играл е на сцените и на другите големи театри в България. Досега е пресъздал над 60 централни роли. По-значими от тях са: “Коварство и любов” (Шилер), Стайло от “Сизве Банзи е мъртъв” (Атол Фъгард), Шейлок от "Венецианският търговец" (Шекспир); Едмънд от “Дългият път на деня към нощта” (Юджин О`Нил), Чацки от “От ума си тегли” (Грибоедов), Хамлет (Шекспир), Ставрогин от “Бесове” (Достоевски), Пер Гинт (Ибсен), Виктор Франц от “Цената” (Артър Милър), Алесандро Медици от “Лоренцачо” (Алфред дьо Мюсе), Дантон от “Смъртта на една революция” (Бюхнер), Тригорин от “Чайка” (Чехов), “Декамерон”, “Енигматични вариации”, “Жените на Джейк”.
Особено вълнуващи в творческата биография на актьора са срещите му с московската театрална публика при гостуванията на сцените на МХАТ и ЦТСА, където той пресъздава централни роли в спектаклите “Напразни усилия на любовта” и “Албена”.
В българското кино и телевизия е играл централни роли в над 60 филма и сериали. Голямата му популярност идва след филмите: “Инспекторът и нощта” (1963 г.), “Първият куриер” (1966 г.), “Черните ангели” (1969 г.), “На всеки километър “ – 26 серии (1970 г.), “Иван Кондарев” (1972 г.), “От нищо нещо” (1977 г.), “Търновската царица” (1980 г.), “24 часа дъжд” (1982 г.), “Борис I” (1984 г.), “Дами канят” (1980 г.), “Карнавалът” (1986 г.), “Искам Америка” (1990 г.).
Участвал е в седем копродукции с “Мосфилм”. Сред руската публика е популярен с изключителните си роли във филма “Първият куриер” (1966 г.), “Войникът от обоза” (1975 г.), “Юлия Вревская” (1977 г.) и поредицата “На всеки километър” - 26 серии (1970 г.). Пресъздава талантливо роли и в два американски филма “Берлинската конспирация” – 1991 г. и “Криза в Кремъл” – 1992 г.
Стефан Данаилов е един от най-харесваните български актьори в италианските филмови сериали, между които “Октопод 7” (1995 г.) в ролята на Дон Нуцо Мариано (RAI 1); в ролята на Винченцо Грумо във филмовия сериал “Рекет“ (RAI 2) - 1997 г.; “Смъртта на едно порядъчно момиче” (1998 г.) в ролята на портиера; “След края на века” в ролята на Мило (RAI 1) - 1999 г.; “Дело по съвест” – 2001 г. – Италия. Участва и във френско-българския филм “Версенжеторикс” (2002 г.).

Удостояван е с множество награди от национални театрални и филмови фестивали. През 1976 г. е определен за най-популярния актьор в Чехословакия.

Професор Данаилов е кавалер на най-голямата награда за принос в българската култура – орден “Стара планина”, а за 2002 г. получи наградата на Министерството на културата за изключителен принос в българската култура – “Паисий Хилендарски”. През 2006 г. е удостоен с ордена "Звезда на италианската солидарност", с Големия кръст на Ордена на датското знаме и с френския Орден за изкуство и литература. Професор е в Националната театрална и филмова академия – София. Води клас по актьорско майсторство.

Стефан Данаилов участва активно в обществения и политическия живот на страната. От 2001 г. е депутат в 39-то Народно събрание като представител на Коалиция за България и председател на Комисията по култура.

Като председател на Комисията по култура в 39-то Народно събрание успя да стане гарант за приемането и влизането в действие на редица законопроекти в сферата на културата и образованието, като Закон за филмовата индустрия, Закон за авторското право, Закон за оптичните носители, Закон за народните читалища, Закон за ордените и медалите, поправки в данъчните закони, облекчаващи дарители и спомоществователи в сферата на културата и образованието, в Закона за народната просвета, в Закона за висшето образование.
Министър на културата от 16 август 2005 г. до 27 юли 2009 г.