Stephanie de Hohenzollern-Sigmaringen s-a născut pe 15 iulie 1837 la Castelul Krauchenwies, lângă Sigmaringen, și a fost al doilea copil și fiica cea mare a lui Karl Anton de Hohenzollern-Sigmaringen și a Josephinei de Baden.
Fratele cel mic al prințesei a devenit, în 1866, principele României, fratele mai mare a fost Leopold de Hohenzollern-Sigmaringen, iar sora mai mică, Marie de Hohenzollern-Sigmaringen, a fost mama viitorului rege Albert I al Belgiei.
În 1858, datorită recomandărilor reginei Victoria a Marii Britanii, Stephanie s-a căsătorit cu Pedro al V-lea al Portugaliei, mai întâi prin procură, pe 29 aprilie 1858, la Catedrala Sf. Edwig din Berlin, unde fratele cel mare, Leopold, l-a reprezentat pe mire, apoi în persoană, pe 18 mai 1858, la Biserica Sf. Dominic din Lisabona, ceremonia fiind urmată de mari serbări populare, mii de oameni ieșind pe străzi pentru a-și saluta noua suverană.
Cuplul a primit la nuntă multe obiecte de lux, bijuterii, mobilier și servicii de veselă fină, ceea ce a făcut-o pe Stephanie să spună că portughezii sunt prea extravaganți. Tinerii căsătoriți și-au petrecut luna de miere la Sintra, un orășel aflat lângă Lisabona. După scurt timp, tânăra s-a ocupat de fondarea mai multor spitale și a unor organizații caritabile, devenind foarte populară pentru bunătatea ei.
După mai puțin de un an de la căsătorie, Stephanie s-a îmbolnăvit și a murit la doar 22 de ani, pe 17 iulie 1859, din cauza difteriei pe care se presupune că a contractat-o în timpul unei vizite la Vendas Novas. Moartea ei prematură i-a provocat o mare durere regelui, iar portughezii au fost foarte triști că au pierdut-o pe tânăra regină pe care o iubeau foarte mult. Cuplul regal nu a avut copii și autopsia a arătat că suverana a murit virgină.
Sora regelui Carol I al României fost înmormântată în Panteonul Regal aflat la Mănăstirea Sf. Vincent de Fora din Lisabona, necropola regilor Portugaliei din familia Bragança.
Soțul ei nu s-a recăsătorit și și-a dedicat restul vieții modernizării radicale a statului portughez. În timpul domniei sale, au fost construite drumuri și căi ferate și s-a îmbunătățit sistemul de asistență medicală. A fost un rege iubit, iar popularitatea lui a crescut și mai mult în timpul epidemiei de holeră de la începutul anului 1861, când vizita spitalele oferind cadouri și vorbindu-le bolnavilor.
Regele Pedro a murit la doi ani după soția sa, pe 11 noiembrie 1861, nu se știe exact dacă din cauza febrei tifoide sau a holerei, moartea lui prematură fiind considerată atât de șocantă încât oamenii au organizat revolte populare, fiind convinși că decesul s-a datorat unei conspirații împotriva stabilității regatului portughez.
