Skarsgård s-a născut la 13.06.1951 în Gothenburg, Suedia, fiul lui Gudrun (născută Larsson) și Skarsgård Jan. El s-a mutat de multe ori în copilărie și a trăit în Helsingborg, Totebo, Kalmar, Marielund și Uppsala.
Skarsgård si-a inceput cariera in actorie devreme. La varsta de 21 de ani el avea deja o mare experienta in film si televiziune. Cele mai multe dintre rolurile sale timpurii au fost în televiziunea suedeză (cum ar fi BombiBitt). Dintre prestatiile lui Skarsgård in filmele suedeze, el este, probabil, cel mai bine cunoscut pentru rolul său de diplomat suedez, Raoul Wallenberg, care a lucrat pentru a salva victimele Holocaustului.
Cu prima lui soție, My (căsătorit 1975-2007), a avut șase copii, patru dintre ei au devenit actori: Alexander Skarsgård (născut 1976), Gustaf Skarsgård (născut 1980), Sam Skarsgård (născut 1982), Bill Skarsgård (născut 1990), modelul Eija Skarsgård (născuta 1992) și Valter Skarsgård (născut 1995). S-a casatorit cu Megan Everett în ianuarie 2009 și fiul lor Ossian s-a născut la 26 aprilie 2009.
Actorii Paul Bettany si Jennifer Connelly si-au numit fiul Stellan, ca un tribut adus lui Skarsgård.
A lucrat cu regizorul Lars von Trier, jucând în Breaking the Waves (1996), Dancer in the Dark (2000), Dogville (2007), Melancholia (2011), Nymphomaniac (2013). A jucat în producții în limba engleză, ca: The Unbearable Lightness of Being (1988), The Hunt for Red October (1990), Good Will Hunting (1997), Ronin (1998), King Arthur (2004), Pirații din Caraibe: Cufărul mortului (2006), Pirații din Caraibe: La capătul lumii (2007), Angels and Demons (2009), The Girl With the Dragon Tattoo (2011), Thor (2011), The Avengers (2012), Thor: The Dark World (2013), Avengers: Age of Ultron (2015), Dune (2021), Thor: Dragoste și tunet (2022), Star Wars Andor (2022). La televiziune, a interpretat rolul Boris Shcherbina în miniseria Chernobyl (2019) pentru care a primit Premiul Globul de Aur pentru cel mai bun actor în rol secundar dintr-un serial, miniserie sau film de televiziune și o nominalizare la Premiul Primetime Emmy pentru cel mai bun rol secundar. Cu regizorul Hans Petter Moland a colaborat pentru Zero Kelvin, Aberdeen, În ordinea dispariției, A Somewhat Gentle Man. Primul film american al lui Skarsgård a fost Noon Wine (1985, regizat de Michael Fields), urmat de The Hunt for Red October (1990, rol căpitanul Tupolev), Entourage (rolul Verner Vollstedt), Mamma Mia! (2008, rolul Bil Anderson), 10 ani mai târziu în continuarea sa, Mamma Mia! Iar începem. Skarsgård a colaborat din nou cu regizorul Kenneth Branagh pentru Cenușăreasa (2015, rolul Marele Duce). A apărut în videoclipuri muzicale, ca: Vem tänder stjärnorna (Cine aprinde stelele) de Eva Dahlgren în 1991, în videoclipul muzical al lui Lykke Li din 2011, Tristețea este o binecuvântare. În plan personal, în aprilie 1975, Skarsgård s-a căsătorit cu medicul suedez My (născută în 1956). Înainte de a divorța în 2007, au avut șase copii: Alexander (născut în 1976), Gustaf (născut în 1980), Sam (născut în 1982), Bill (născut în 1990), Eija (născut în 1992) și Valter (născut în 1995). Alexander, Gustaf, Bill și Valter sunt, de asemenea, actori, în timp ce Eija a fost model câțiva ani. Skarsgård s-a căsătorit cu scenarista și producătorul irlandez Megan Everett în ianuarie 2009. Au doi fii. În 2016, Skarsgård a dezvăluit că a făcut o vasectomie pentru că a simțit că opt copii sunt de ajuns. El a fost crescut de părinți umaniști, atei; a avut un bunic ateu și o bunică profund religioasă. După atacurile din 11 septembrie, Skarsgård a început să citească Biblia și Coranul, considerându-le pe amândouă violente. El este, de asemenea, un critic al școlilor independente religioase din sistemul educațional suedez.
