Родилась 14 июня 1969 г. в г. Брюль (пригород г. Мангейма, земля Баден-Вюртемберг, ФРГ) в семье Петера Графа и Хайди Шальк. Отец занимался продажей подержанных автомобилей, затем открыл теннисный клуб. Мать вела домашнее хозяйство.
В четыре года Штеффи Граф начала осваивать навыки игры в теннис под руководством отца. В шесть лет выиграла детский турнир в Мюнхене (Бавария, ФРГ).
В начале 1980-х гг. Штеффи Граф занималась в клубе TC Blau-Weiss ("Тэ-Цэ Блау-Вайсс") в г. Лаймен (Баден-Вюртемберг) под руководством словенского специалиста Бориса Бресквара. В 1981 г. она стала победительницей престижного международного юниорского турнира Orange Bowl (г. Корал-Гейблс, шт. Флорида, США).
В 1982 г. Штеффи Граф получила статус профессионала. В октябре того же года дебютировала на турнире Женской теннисной ассоциации (Women's Tennis Association, WTA) в Штутгарте (ФРГ), уступив в первом круге американке Трэйси Остин. В мае 1983 г. одержала первую победу в профессиональной карьере, в первом круге турнира в Солихалле (Великобритания) обыграв хозяйку соревнований Джули Сэлмон.
В 1986-1991 гг. тренером спортсменки был чехословацкий специалист Павел Сложил.
13 апреля 1986 г. Штеффи Граф выиграла первый в профессиональной карьере титул в одиночном разряде, одержав верх над американкой Крис Эверт в финале турнира в Хилтон-Хэд-Айленде (шт. Южная Каролина, США).
4 мая 1986 г. завоевала первый в профессиональной карьере титул в парном разряде вместе с аргентинкой Габриэлой Сабатини. В финале турнира в Индианаполисе (шт. Индиана, США) они нанесли поражение американкам Джиджи Фернандес и Робин Уайт.
25 мая 1987 г. Штеффи Граф выиграла Открытый чемпионат Франции ("Ролан Гаррос"), завоевав первый титул на турнирах Большого шлема в одиночном разряде. В решающем поединке она нанесла поражение американке Мартине Навратиловой.
В 1987 и 1992 гг. в составе сборной ФРГ становилась победительницей Кубка Федерации (соперницами в финалах были американки и испанки соответственно).
17 августа 1987 г. Штеффи Граф впервые возглавила рейтинг-лист Женской теннисной ассоциации и удерживала в нем лидерство на протяжении 186 недель подряд (по 10 марта 1991 г.). В последующие годы спортсменка неоднократно возвращала себе первую позицию. В общей сложности она возглавляла рейтинг-лист WTA на протяжении рекордных 377 недель.
В течение 1988 г. Штеффи Граф выиграла все турниры Большого шлема в одиночном разряде (Открытые чемпионаты Австралии, Франции и США, Уимблдонский турнир), а также вместе с Габриэлой Сабатини одержала победу в парном разряде Уимблдона. В том же году она стала чемпионкой XXIV летних Олимпийских игр (Сеул, Республика Корея) в одиночном разряде и бронзовой медалисткой - в парном. В решающей встрече одиночного разряда она обыграла Габриэлу Сабатини. В парном разряде получила бронзу вместе с соотечественницей Клаудией Коде-Кильш (матч за третье место не проводился, бронзовыми медалистками также стали австралийки Элизабет Смайли и Венди Тернбулл).
В последующие годы Штеффи Граф 17 раз выигрывала турниры Большого шлема в одиночном разряде (Открытый чемпионат Австралии - 1989, 1990, 1994; Уимблдонский турнир - 1989, 1991-1993, 1995, 1996; "Ролан Гаррос" - 1993, 1995, 1996, 1999; Открытый чемпионат США - 1989, 1993, 1995, 1996).
В 1992-1999 гг. тренировалась под руководством швейцарца Хайнца Гюнхардта.
В 1992 г. на XXV летней Олимпиаде в Барселоне (Испания) стала серебряной медалисткой в одиночном разряде. В решающем матче уступила американке Дженнифер Каприати.
Штеффи Граф завершила игровую карьеру в 1999 г. В общей сложности она провела 1260 матчей в одиночном и парном разрядах, в которых одержала 1073 победы. Спортсменка завоевала 107 титулов в одиночном разряде и 11 - в парном. За годы выступлений она заработала около 22 млн долларов призовых.
В 1998 г. Штеффи Граф основала и возглавила благотворительный фонд Children for Tomorrow. Организация оказывает помощь детям, пострадавшим от бытового насилия и в ходе военных конфликтов.
Награждена орденом "За заслуги перед ФРГ" (2009), Олимпийским орденом МОК (1999).
Пять раз признавалась лучшей спортсменкой года в ФРГ (1986-1989, 1999).
Член Международного зала теннисной славы (2004) и Зала славы немецкого спорта (2008).
Почетный гражданин г. Брюль (1988) и федеральной земли Баден-Вюртемберг (2004).
Замужем. Супруг - американский теннисист, олимпийский чемпион и победитель восьми турниров Большого шлема Андре Агасси (род. 1970). Сын - Джейден (род. 2001, бейсболист). Дочь - Джаз Эли (род. 2003). Штеффи Граф проживает с семьей в Лас-Вегасе (шт. Невада, США).