Ha iniziato a studiare la composizione nel 1980 grazie al consiglio di Luigi Nono: questo incontro, così come quello con Brian Ferneyhough, Peter Eötvös e Helmut Lachenmann, è stato decisivo per la sua carriera. Dopo aver studiato presso il Conservatorio Giuseppe Verdi di Milano, Stefano Gervasoni ha completato la sua formazione in Ungheria con György Ligeti nel 1990, e successivamente a Parigi, dove nel 1992 ha seguito il Corso di Composizione e di Musica informatica dell'Ircam.
I primi tre anni del suo soggiorno in Francia hanno creato le condizioni di una carriera internazionale che l’ha portato ad essere pensionnaire a Villa Medici nel 1995-1996.
Ha ricevuto commissioni da dall’Ensemble Intercontemporain, dalla WDR di Colonia, dalla SWF Baden-Baden, dall'Orchestra Nazionale della RAI, dal Festival d'Automne di Parigi, da Radio France, dall’IRCAM, dalla Casa da Musica di Porto, dal Festival Archipel di Ginevra, da Maerzmusik Berlin, da Ars Musica Bruxelles e dalla Suntory Hall di Tokyo, si è imposto come uno dei più importanti compositori italiani della sua generazione.
Il suo catalogo - che comprende musica da camera, vocale, concertante, per orchestra e per ensemble - è stato pubblicato da Ricordi a partire dal 1987 e, dal 2000, da Suvini-Zerboni.
Un CD monografico intitolato Antiterra, comprendente i pezzi An, Animato, Antiterra, Least Bee, Godspell, Epicadenza, è stato recentemente pubblicato in Francia da Aeon e testimonia di «un mondo sonoro di una grande ricchezza, sottigliezza, raffinatezza, espressivo ma anche organico, che cattura immediatamente l'attenzione» (Philippe Albèra).
Coronato di numerosi premi, il suo lavoro gli ha consentito di essere borsista della Fondation des Treilles a Parigi e del DAAD a Berlino. È stato anche invitato al Forum Junger Komponisten di Colonia, il Klangforum Seminario di Vienna e, come professore, ai corsi estivi di Darmstadt, ai corrsi della Fondazione Royaumont (Parigi), della Toho University di Tokyo, del Festival International di Campos do Jordão in Brasile, del Conservatorio di Shangai, della Columbia University (New York) e della Harvard University (Boston).
Insegna composizione al Conservatorio Nazionale Superiore di Musica e di Danza di Parigi ed è compositore in residenza fino al 2011 del Centro di Arte Contemporanea del Domaine de Kerguéhennec (Bretagna).