Stefan Hell ist Direktor sowohl am Max-Planck-Institut für Multidisziplinäre Naturwissenschaften (bis Ende 2021: Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie) in Göttingen als auch am Max-Planck-Institut für medizinische Forschung in Heidelberg.

Hell lieferte das erste gangbare Konzept zur Überwindung der beugungsbedingten Auflösungsgrenze im fokussierenden Lichtmikroskop als auch den ersten experimentellen Beweis, dass diese Grenze in der Fluoreszenzmikroskopie außer Kraft gesetzt werden kann. Damit wurden Auflösungen weit unterhalb der Lichtwellenlänge möglich. Für diese Beiträge erhielt er zahlreiche Auszeichnungen, darunter in 2014 den Kavli-Preis für Nanowissenschaften und den Nobelpreis für Chemie.

Stefan Hell erhielt 1990 die Doktorwürde der Universität Heidelberg im Fach Physik. Von 1991 bis 1993 arbeitete er am Europäischen Labor für Molekularbiologie (EMBL). Es folgten Aufenthalte an der Universität Turku in Finnland (1993-1996), und als Visiting Scientist an der Universität Oxford (1994). 1997 wurde er am MPI für biophysikalische Chemie (seit 2022: Max-Planck-Institut für Multidisziplinäre Naturwissenschaften) in Göttingen als Gruppenleiter berufen, wo er 2002 auch zum Direktor ernannt wurde. Von 2003 bis 2017 leitete er ebenfalls eine Forschungsgruppe am Deutschen Krebsforschungszentrum (DKFZ). Hell ist Honorarprofessor der Physik an den Universitäten Göttingen und Heidelberg.