Był synem lekarza, literata i społecznika, Mieczysława Themersona. Jako uczeń Gimnazjum im. Wł. Jagiełły, skonstruował radio. W okresie gimnazjalnym rozpoczął też przygodę z fotografią artystyczną. Twórczość literacka miała swoje początki także w Płocku. W „Mazowsze Płockie i Kujawy” ukazały się jego wiersze i opowiadania.
W latach 30., już w Warszawie, pisał książki dla dzieci ilustrowane przez jego żonę, Franciszkę ( Historia Felka Strąka, Jacuś w zaczarowanym mieście, Poczta, Narodziny liter, Nasi ojcowie pracują, My nie chcemy siedzieć w klatce, Był gdzieś haj taki kraj i Była gdzieś taka wieś, Przygody Marcelianka-Majsterklepki, Pan Tom buduje dom).
W latach 1930-1937, wraz z Franciszką, realizował filmy awangardowe poprzedzone eksperymentami w zakresie fotografii i filmu. Wspólnie założyli Spółdzielnię Filmową i wydawali pismo „f.a.” (film artystyczny).
W 1948 r. Themersonowie założyli niezależne wydawnictwo Gaberbocchus Press, którego celem było publikowanie bestlookerów – książek o niezwykłej szacie graficznej i treściach bliskich wydawcom. Wśród wydanych tu książek znalazło się m.in. pierwsze angielskie wydanie Króla Ubu A. Jarry’ego, dzieła Raymonda Queneau, Kurta Schwittersa, Apollinaire’a, Bertranda Russella, wiele z ilustracjami Franciszki. Przy Gaberbocchus Press działał Common Room – miejsce regularnych spotkań artystów, naukowców, intelektualistów.
Był twórcą koncepcji poezji semantycznej (Bayamus, libretto opery semantycznej Święty Franciszek i wilk z Gubbio albo kotlety świętego Franciszka, On semantic Poetry).
Autor tłumaczonych na wiele języków i ciągle wydawanych utworów literackich (Wyspa Hobsona, Wykład profesora MMaa, Kardynał Pollatuo, Euklides był osłem i Tom Harris).
Zmarł w Londynie 6 września 1988 r.
Od stycznia 2019 r. Stefan i Franciszka są patronami Płockiego Ośrodka Kultury i Sztuki. Od 2010 r. POKiS organizuje festiwal Themersonów. W tym roku odbędzie się w dniach 19-21 października.
