Był młodszym synem Andrzeja i Konstancji z Czartoryskich. Ur. w Warszawie, ale wychowywał się w Zamościu. Nauczycielem jego był Stanisław Staszic - wychowawca twardy i porywczy, to też, jak wspominał - smutno upłynęło moje dzieciństwo, pomiędzy nauką i karami. Staszic zaszczepił w nim jednak nowoczesne poglądy na gospodarkę, oświatę i kulturę. Wraz z nim zwiedził Anglię, Francję, Niemcy i Włochy (1788-91). Był jeszcze raz w Anglii samodzielnie, zapoznając się głównie z przemysłem tego kraju (1798), a także we Francji, gdzie m.in. przedstawiony był Napoleonowi (1802).
Na czele ordynacji stanął w I 1801 po niespodziewanej śmierci brata. Należał do najwybitniejszych w rodzie mecenasów nauki, kultury i sztuki. Przyczynił się do podniesienia na wysoki poziom szkoły wojewódzkiej. Sprowadził do niej nauczycieli, wyposażył ją w urządzenia dydaktyczne, wyremontował gmach Akademii (później, gdy została przeniesiona do Szczebrzeszyna, wzniósł tam dla niej zespół obiektów). Unowocześnił akademicką drukarnię. Jego staraniem powstało w Zamościu najstarsze polskie Towarzystwo Rolnicze i czasopismo specjalistyczne "Dziennik Ekonomiczny Zamojski". Urządził też w mieście szpital ordynacki. Nie doszło do przebudowy pałacu, na którą ogłosił konkurs z udziałem wybitnych architektów francuskich. Rozmach planów inwestycyjnych, zamierzona likwidacja twierdzy świadczyła, miał zamiar korzystać z zamojskiego pałacu. Na przeszkodzie stanęły wydarzenia europejskie.
W późniejszych latach przebudował pałac w Klemensowie i ufundował kościół w Wielączy. Wyrestaurował groby rodzinne, a hetmanowi Żółkiewskiemu wystawił nagrobek (1808). W 1810 utworzył w Warszawie Bibliotekę Ordynacji Zamojskiej. Był członkiem honorowym szeregu instytucji i organizacji naukowych. Przez prawie 20 lat był wiceprezesem Warszawskiego Tow. Dobroczynności, przez 10 lat prezesem krajowego Towarzystwa Rolniczego.
Początkowo prowadził politykę proaustriacką, goszcząc często na cesarskim dworze (nosił tytuł tajnego radcy i szambelana). W 1809 wrócił po 3 latach z Wiednia do Zamościa i 2 V (do końca roku) został prezesem Centralnego Wojskowego Tymczasowego Rządu Obydwu Galicji. Stojąc po stronie Księstwa Warszawskiego otrzymał godność senatora. Własnym kosztem wystawił pułk piechoty. W 1810 przebywał na dworze króla Fryderyka Augusta w Dreźnie. Był rzecznikiem autonomii i w tej sprawie posłował do Paryża z listem gratulacyjnym od Księstwa z okazji ślubu cesarza (Napoleon przyjął go 18 IV 1810). Spotykał się tam z uznaniem dla swych towarzyskich zalet. Gdy wybuchła wojna z Rosją, został wiceprezesem rady konfederacji (miał 26 VI 1812 mowę na sejmie konfederackim) dążącej do wywołania powstania przeciw Rosji.
Po upadku Napoleona zwrócił się w stronę rosyjskiego dworu cesarskiego. Brał m.in. udział w delegacji do przebywającego w Paryżu Aleksandra I (car podejmował go wcześniej na audiencji w Puławach, a potem wielokrotnie gościł w pałacu ordynackim w Warszawie). W 1821 na mocy transakcji w zamian za inne dobra zrzekł się Zamościa. Miasto przeszło na własność rządu, stając się silną twierdzą, a siedziba rodu przeniesiona została do Klemensowa (administrację dóbr ordynackich umieszczono w Zwierzyńcu).
W 1822-31 był prezesem Senatu Królestwa Polskiego. Podczas wielkiego obiadu z okazji nominacji wystąpił - jak pisał "Kurier Warszawski" - z mową wyrażającą wdzięczność dla monarchy. Mieszkał przeważnie w Pałacu Błękitnym w Warszawie, gdzie wiódł życie patriarsze. Dom jego nie był otwarty, tylko pojedynczo odwiedzali go ludzie rozumni. Przeciwny powstaniu listopadowemu, przez cały czas do jego zakończenia przebywał na dworze w Petersburgu. Władze powstańcze pozbawiły go senatorskich godności. Po upadku powstania wrócił do kraju z tytułem tajnego radcy dworu cesarskiego i został członkiem Rady Państwa Cesarstwa Rosyjskiego. Obok dwu najwyższych polskich orderów św. Stanisława i Orła Białego posiadał wysokie rosyjskie odznaczenia św. Andrzeja z brylantami i Aleksandra Newskiego.
W 1832 zdał ordynację synowi i na stałe zamieszkał w Wiedniu. Tam zmarł. Uroczystości pogrzebowe odbyły się najpierw w Wiedniu a potem w Zamościu. Jego żoną była Zofia z Czartoryskich (Zamoyska Zofia...), piękność na skalę europejską, patriotka i filantropka, pochowana w kościele we Florencji. Ich liczne potomstwo (7 synów i 3 córki) przyczyniło się do znacznego rozkrzewienia rodu Zamoyskich. Jego dziećmi byli: Konstanty, Andrzej Artur, Jan, Władysław, Gryzelda Celestyna, Jadwiga, Zdzisław, August, Elżbieta, Stanisław Kostka. Umierając rodzinę 73 osób (w tym płci męskiej 21). Ukazały się poświęcone mu książki W. Garbińskiego Rys życia Stanisława..., (Warszawa 1856) i Andrzeja Ajewskiego Stanisław Kostka Zamoyski życie i działalność 1775-1856 (Warszawa 2010). Muzeum zamojskie posiada jego portret w mundurze kawalera maltańskiego (mal. Kazimierz Wojniakowski).


 * Biografowie żony Zofii piszą, że cechował go brak poczucia humoru i wyjątkowo przykry charakter.
Z nekrologu - po krótkiej słabości wieku swego 81, dnia 2 IV 1856. o godzinie 9 1/2 z rana, opatrzony świętymi Sakramentami, spokojnie w Bogu usnął.