مادرش مری آن و پدرش پیتر اندرو سودربرگ، مدیر و مدرس دانشگاه، بودند. او ریشه ای سوئدی، ایتالیایی و ایرلندی دارد. پدربزرگ پدریِ سودربرگ از استکهلم به ایالات متحده مهاجرت کرده بود. در کودکی، به همراه خانواده به شارلوتزویل ایالت ویرجینیا نقل مکان کرد، جایی که دوران نوجوانی اش را در آنجا سپری کرد و سپس به باتون روژ ایالت لوئیزیانا نقل مکان کردند، جایی که پدرش استاد دانشگاه ایالتی لوئیزیانا (LSU) شد.

سودربرگ فیلمسازی را در نوجوانی کشف کرد و فیلم های کوتاهی را با دوربین های سوپر 8 و 16 میلی متری ساخت. وی پیش از فارغ التحصیلی و رفتن به هالیوود برای دنبال کردن فیلمسازی حرفه ای در دانشکده آزمایشگاه دانشگاه ایالتی لوئیزیانا شرکت کرد. در اولین کارش ساخت موسیقی برای یک نمایش را تجربه کرد و سپس به فاصله کوتاهی به عنوان تدوینگر مشغول به کار شد. در این مدت، وی فیلم کنسرت 9012Live را برای گروه راک Yes در سال 1985 کارگردانی کرد، که برای آن نامزد دریافت جایزه گرمی برای بهترین موزیک ویدئو شد.

پس از بازگشت به باتون روژ، سودربرگ فیلمنامه فیلم «جنسیت، دروغ و نوار ویدئو» را طی هشت روز در یک دفترچه نوشت. این فیلم درباه مردی مشکل دار است که با یک دوربین فیلمبرداری مصاحبه هایی را چند زن درباره مشکلات شخصی و روابط جنسی شان تهیه می کند. سودربرگ فیلم را به جشنواره کن 1989 ارائه کرد و در آنجا جوایز مختلفی از جمله نخل طلای بهترین فیلم را به دست آورد. فیلم گیشه نیز موفق بود و توانست به در جهان به فروشی معادل 36.7 میلیون دلار دست پیدا کند در حالی که بودجه فیلم 1.2 میلیون دلار بود. سودبرگ جوان ترین کارگردانی بود که توانسته بود در 26 سالگی برنده معتبرترین جایزه برترین جشنواره سینمایی دنیا شود. جوانی وی و ظهور ناگهانی اش در صنعت فیلم باعث شد تا از او به عنوان "یک نابغه" یاد شود.

در سال 1991، او دومین فیلمش «کافکا» را جلوی دوربین برد، یک فیلم زندگینامه ای از فرانتس کافکا با فیلمنامه ای از لم دابس و بازی جرمی آیرونز. فیلم توانست تنها یک دهم بودجه خود را در گیشه بازگرداند و با نظرهای متفاوتی از سوی منتقدان رو به رو شد. به عنوان مثال راجر ایبرت فقید نوشت: "سودربرک در اینجا دوباره نشان می دهد که یک کارگردان بااستعداد است، اما در انتخاب پروژه ی خود بی خردانه عمل می کند". دو سال بعد، درام «سلطان تپه» (1993) را ساخت که مجدداً با عملکرد ضعیف تجاری رو به رو شد، گرچه با استقبال بسیار خوب منتقدین مواجه گردید. سودربرگ در سال 1995 دست به بازسازی فیلم کلاسیک «نارو» (1949) رابرت سیودماک تخت عنوان «زیرین» زد که با یک بوجه 536،020 دلاری موفق به فروش 6.5 میلیون دلاری در گیشه شد و مورد استقبال منتقدین نیز قرار گرفت، در حالی که رودریگو پرز از نشریه ایندی وایر سودربرگ را به "پرتاب خود در زیر اتوبوس" متهم کرد."

سودربرگ در سال 1998 با اقتباسی از رمان المور لئونارد و فیلمنامه ای از اسکات فرانک «خارج از دید» را با بازی جورج کلونی و جنیفر لوپز ساخت. فیلم در حین این که با استقبال گشترده منتقدین رو به رو شد اما در گیشه موفقیتی متوسط کسب کرد. سودربرگ سال بعد «لایمی» را با بازی پیتر فاندا ساخت که دقیقا همان موفقیت های «خارج از دید» را تکرار کرد. تا این که سرانجام نوبت به موفق ترین سال حضور استیون سودربرگ در اسکار رسید. او در سال 2000 ابتدا فیلم «ارین براکوویچ» را ساخت؛ فیلمی زندگینامه ای بر اساس فیلمنامه ای از سوزان گرانت و بازی جولیا رابرتز در نقش اصلی. رابرتز که در این فیلم در نقش یک مادر مجرد ظاهر شده بود موفق به دریافت اسکار بهترین نقش اول شد. فیلم در چهار رشته دیگر از جمله بهترین فیلم، بهترین کارگردان، بهترین فیلمنامه غیراقتباسی و بهترین بازیگر نقش مکمل مرد نیز نامزد دریافت اسکار بود.

سودربرگ در اواخر همان سال فیلم «قاچاق» را روانه پرده سینماها کرد. مجله «تایم» حضور این دو فیلم یعنی «قاچاق» و «ارین براکوویچ» را در مراسم اسکار را به بازی بیس بال تشبیه کرد. هر دو فیلم در رشته های متفاوتی نامزد دریافت جایزه اسکار بودند و سودربرگ بعد از مایکل کورتیز در سال 1938 به دومین کارگردانی تبدیل شد که با دو فیلم متفاوت در مراسم اسکار حضور دارد. او برای «قاچاق» اسکار بهترین کارگردانی را دریافت کرد در حالی که پیش از آن هم جوایز گلدن گلوب و انجمن صنفی کارگردانان آمریکا را دریافت کرده بود.

سودربرگ در ادامه به کارگردانی فیلم های متفاوت تر روی آورد. در اوایل سال دهه 2000 دست به بازسازی فیلم کلاسیک «یازده یار اوشن» (1960) زد که هم با تحسین منتقدان رو به رو شد و هم در گیشه موفقیت تجاری بسیار خوبی را کسب کرد. سودربرگ در سال 2004 فسمت دوم فیلم را تحت عنوان «دوازده یار اوشن» ساخت که هرچند نقدهای مثبت کمتری دریافت نمود اما به یک موفقیت تجاری بزرگ دیگر در گیشه دست یافت. سودربرگ در سالهای بعد نیز به ساخت فیلم در ژانر سرقت ادامه داد و در کنار آن به ساخت فیلم در ژانرهای متفاوت تر نیز دست زد تا نشان دهد کارگردانی مسلط و تنوع طلب است و قادر به ساخت هر گونه فیلم خواهد بود.