Nasceu no dia 11 de janeiro de 1638, em Copenhague, Dinamarca. A família Stenon era rica e luterana. Seu pai, ourives da Corte, o batizou como Niels Stensen, que foi traduzido para o latim como Nicola Stenon.
Quando jovem, resolveu estudar medicina, sendo enviado para as universidades de Copenhague, Rostock e Amsterdã. Muito aplicado e inteligente, descobriu que o coração é um músculo, bem como o canal que vai da glândula parótida até a boca, conhecido até hoje como "canal de steno", ou"canal de stenon".
Mas ele não se restringiu apenas ao conhecimento científico. Dedicou-se ao estudo da doutrina cristã, que se reforçou ainda mais quando se estabeleceu em Florença, por cauda das viagens que tinha de fazer pela Europa em função da medicina.
Nos períodos em que ficava na cidade, participava de muitos retiros, estudando a religião e, principalmente, dialogando com doutores teólogos. Em 1667, foi tocado pela fé durante a procissão "Corpus Domini" e decidiu tornar-se católico, acolhendo os sacramentos da Igreja de Roma.
Durante algum tempo, ele se dedicou a uma série de pregações através de cartas enviadas a muitos amigos luteranos. Em seguida, em 1675, recebeu a ordenação sacerdotal em Florença. Dois anos depois, era consagrado bispo, sendo enviado como vigário apostólico ao norte da Alemanha, território quase todo luterano.
O bispo Nicola, com suas inúmeras visitas pastorais, levando a Palavra de Deus a quem encontrava, converteu muitos luteranos de volta ao catolicismo. Mesmo sofrendo de uma doença crônica nos rins, nunca pensou em abandonar sua missão em Schwerin. Até que foi derrotado pela doença.
Morreu no dia 5 de dezembro de 1686, entregue ao sacramento da penitência. Confessou aos presentes seus pecados, porque não havia um padre católico para recebê-la antes de morrer. Uma multidão velou o seu corpo enterrado na catedral dessa cidade na Alemanha. Algum tempo depois, foi trasladado para Florença e sepultado na Basílica de São Lourenço, onde permanece até hoje. O papa João Paulo II proclamou bem-aventurado Nicola Stenon em 1988. A festa litúrgica para homenagear a sua memória ocorre no dia de sua morte.