Nace en Wuppertal-Elberfeld, Alemania, en 1904. Entre 1923 y 1925 estudia artes gráficas en la Kunstgewerbeschule, en Stuttgart. Luego estudia fotografía con Walter Peterhans y, con su amiga Ellen Auerbach, instalan un estudio de diseño gráfico y fotografía en Berlín, al que llaman ringl+pit. En 1932 cursa dos semestres en el taller de fotografía de la Bauhaus de Dessau, interrumpidos por el cierre de la institución al asumir el poder Adolf Hitler. En ese contexto político, decide emigrar a Inglaterra.
En 1935 contrae matrimonio con el fotógrafo argentino Horacio Coppola y realiza su primer viaje a Buenos Aires, donde ambos presentan una exposición en la redacción de la revista Sur. Al año siguiente nace su hija Silvia y luego la familia se establece en la Argentina.
Grete Stern comienza a realizar retratos de intelectuales y artistas y, desde 1940, año en el que nace su hijo Andrés, trabaja para importantes editoriales y agencias de publicidad.
En 1943 realiza su primera exposición individual en la Galería Müller y se divorcia de Coppola. Los artistas concretos organizan en 1945 la exposición Movimiento de Arte Concreto Invención, en su casa de Ramos Mejía. En este período realiza fotografías del Monumento a Sarmiento, de Auguste Rodin, de los Patios de Buenos Aires, serie que continúa hasta mediados de los ’60, y fotomontajes semanales para la revista Idilio.
En 1956, Jorge Romero Brest la convoca para organizar y dirigir el taller de fotografía del Museo Nacional de Bellas Artes, cargo que desempeña hasta 1970.
En 1958 adopta la nacionalidad argentina y, al año siguiente, enseña fotografía en la Escuela de Humanidades de la Universidad Nacional del Nordeste (Chaco), mientras documenta los temas regionales y las ruinas jesuíticas de Misiones. Recorre casi todas las provincias argentinas, realizando series fotográficas.
En 1964 obtiene una beca del Fondo Nacional de las Artes para trabajar sobre las costumbres y el hábitat de los aborígenes del Gran Chaco.
En 1972 viaja a Estados Unidos, Inglaterra, Alemania, Grecia, Israel y Francia, donde retrata a los artistas plásticos y escritores parisinos. En 1975 presenta en Alemania su primera exposición fotográfica realizada después de la guerra, en el Bauhaus-Archiv, Berlín y, en 1978, participa en La fotografía experimental en Alemania, de 1918 a 1940, Galería del Levante, Munich, que inicia la recuperación de la memoria fotográfica prefascista.
En 1985 decide abandonar la práctica de la fotografía y regala los equipos a sus alumnos y colaboradores. Entre las exposiciones individuales más destacadas merecen citarse Grete Stern. Fotografías 1927-1980, Fundación San Telmo, Buenos Aires (1981); Grete Stern, Museo Nacional de Bellas Artes, Buenos Aires (1988); Grete Stern. Portraits 1930-1950, Galerie Viviane Esders, París (1989); Sueños. Grete Stern, Instituto Valenciano de Arte Moderno, Valencia (1995); Grete Stern. Obra fotográfica en Argentina, presentada por el Goethe Institut en Argentina, Brasil, Venezuela, Alemania, Colombia y Ecuador (1997/8) y Grete Stern. Los sueños, Staaliche Galerie Moritzburg, Halle y Suermondt Ludwing Museum, Azchen (1999).
Luego de una incesante labor fotográfica en la Argentina, fallece a los 95 años de edad en Buenos Aires, el 24 de diciembre de 1999.