Ray Stevenson war der Sohn eines britischen Air-Force-Piloten und einer irischen Mutter. Er wuchs in Newcastle upon Tyne auf. Zunächst arbeitete er als Inneneinrichter, bevor er mit 27 Jahren mit einem Schauspielstudium an der Bristol Old Vic Theatre School begann.
Stevenson spielte anfänglich ab den frühen 1990er Jahren vor allem in Fernsehserien und -filmen, ab dem Jahr 2004 auch als Nebendarsteller in Kinofilmen wie King Arthur. Sein Durchbruch als Schauspieler gelang ihm mit der Hauptrolle des Titus Pullo in der Fernsehserie Rom (2005–2007). In Punisher: War Zone, der 2008 erschienenen Marvel-Comic-Verfilmung, übernahm er die titelgebende Rolle des Punisher.[1] Der Film floppte in den Vereinigten Staaten und erschien deswegen in Deutschland direkt als DVD. Trotz des Misserfolges bekam er 2011 erneut eine Rolle in einer Marvel-Verfilmung, in Thor verkörperte er ebenso wie in den Fortsetzungen Thor – The Dark Kingdom und Thor: Tag der Entscheidung die Rolle des Volstagg.
2011 spielte Stevenson den Musketier Porthos in Die drei Musketiere. Im April 2012 bekam Stevenson eine wiederkehrende Rolle in der siebten Staffel der Thriller-Serie Dexter.[1] Stevenson übernahm 2016 die Rolle des Blackbeard in der dritten und vierten Staffel von Black Sails. Es schlossen sich verschiedene Film- und Fernsehrollen an. Sein Schaffen umfasst mehr als 60 Produktionen.
Stevenson war von 1997 bis 2005 mit Schauspielkollegin Ruth Gemmell verheiratet. Aus der Verbindung mit der italienischen Anthropologin Elisabetta Caraccia, die er 2005 während Dreharbeiten in Rom kennengelernt hatte, gingen drei gemeinsame Söhne (geboren 2007, 2011 und 2013) hervor.[2] Im Mai 2023 erkrankte er während der Dreharbeiten zum Film Cassino in Ischia und wurde zur Behandlung in eine Klinik in Lacco Ameno eingeliefert. Dort starb er vier Tage vor seinem 59. Geburtstag.[2][3][4] Seinen letzten Auftritt als Schauspieler hatte er in der Star-Wars-Serie Ahsoka (2023).