Stéphanie is geboren op 18 februari 1984 in Ronse, België als jongste dochter van graaf Philippe de Lannoy (1922) en Alix della Faille de Leverghem (1941-2012). Ze heeft vier broers, Jehan (1966), Christian (1968), Amaury (1971) en Olivier (1974), en drie zussen, Nathalie (1969), Gaëlle (1970) en Isabelle (1976).

Stéphanie verlooft zich op 26 april 2012 met de Luxemburgse erfgroothertog Guillaume. Het burgerlijk huwelijk wordt voltrokken op 19 oktober 2012. Een dag later vindt de kerkelijke inzegening plaats in de kathedraal de Notre-Dame in de hoofdstad Luxemburg. Het echtpaar heeft twee zoons: prins Charles en prins François.