Boyd wuchs mit acht Geschwistern in Belfast auf. Nach dem Schulabschluss arbeitete er zunächst als Versicherungsmakler in Irland. In seiner Freizeit sammelte er schauspielerische Erfahrung in einer kleinen Theatergruppe, deren Leiter er später für drei Jahre wurde. Er ging schließlich nach London und hielt sich dort mit kleineren Rollen und Gelegenheitsjobs über Wasser. Am Odeon Theater wurde er dann von Sir Michael Redgrave entdeckt, mit dessen Hilfe er die Leitung der angesehenen Arts Council Midland Theatre Company erhielt. Danach arbeitete Boyd für das britische Fernsehen und war in dieser Zeit in nahezu allen größeren Produktionen der BBC zu sehen.
Im Jahr 1956 erhielt er einen Sieben-Jahres-Vertrag bei 20th Century Fox. 1958 war er in der Literaturverfilmung Bravados von Henry King mit Gregory Peck und Joan Collins zu sehen. Durch seine Rolle des irischen Nazispions Patrick O’Reilly in Der Mann, den es nie gab, die ihm eine Nominierung für den British Academy Film Award in der Kategorie Bester Nachwuchsdarsteller einbrachte, wurde William Wyler auf ihn aufmerksam. Wyler gelang es, Boyd aus dem Vertrag mit der Fox auszulösen, um ihn in Ben Hur als römischen Tribun Messala besetzen zu können. Als Gegenspieler des von Charlton Heston gespielten Titelhelden geriet die Figur des Messala zu Boyds bekanntester Rolle. Für seine schauspielerische Leistung erhielt er 1960 den Golden Globe als bester Nebendarsteller, während der Oscar in der gleichen Kategorie überraschend an seinen Schauspielkollegen Hugh Griffith für dessen Rolle als Scheich Ilderim im selben Film ging.
Ein weiterer Höhepunkt seiner Karriere war Richard FleischersScience-Fiction-Drama Die phantastische Reise (1966) mit Raquel Welch sowie das dreistündige Opus Die Bibel von John Huston (1966). Ende der 1960er Jahre begann sein Stern in Hollywood zu sinken. In der Folge spielte Boyd vermehrt in europäischen Filmen mit, vor allem in Italo-Western und Gialli. Seine letzte weltweit beachtete Rolle hatte er als Pornosalon-Besitzer in Michael Apteds britischem Gangsterthriller Der aus der Hölle kam (1977) mit Stacy Keach. Als letzter Film Boyds erschien die deutsche Horror-Komödie Lady Dracula (gedreht 1975), in der er in der Eingangssequenz Graf Dracula darstellte.
Boyd war zweimal verheiratet; die Ehe mit der Italienerin Mariella di Sarzana hielt jedoch nur sieben Monate und wurde 1958 geschieden. Nach langem Junggesellendasein ging er mit seiner Assistentin Elizabeth Mills (1912–2007), die er seit 1953 kannte, eine zweite Ehe zehn Monate vor seinem Tod ein.
Stephen Boyd, der ein begeisterter Golfspieler war, erlitt am 2. Juni 1977 während eines Golfturniers im Porter Valley Country Club in Northridge, einem Stadtteil von Los Angeles, einen schweren Herzinfarkt und starb noch am selben Tag im Alter von 45 Jahren. Sein Grab befindet sich im Oakwood Memorial Park in Chatsworth.
Filmografie (Auswahl)
1955: Ein Alligator namens Daisy (An Alligator Named Daisy)
