Stern föddes i en judisk familj och hans far var Oskar Stern, en kvarnägare, som hade bott i Breslau (nu Wrocław) sedan 1892. Hans mor Eugenia, född Rosenthal, kom från Rawitsch (nu Rawicz) i den preussiska provinsen Posen. Han hade en bror, Kurt, som blev känd botaniker i Frankfurt, och tre systrar.
Som experimentell fysiker bidrog Stern till upptäckten av spinnkvantisering i Stern-Gerlach-experimentet med Walther Gerlach i februari 1922 vid Physikalischer Verein i Frankfurt am Main,[13][14] till demonstration av vågnaturen hos atomer och molekyler, till mätning av atomers magnetiska moment samt till upptäckten av protonens magnetiska moment och utveckling av den molekylstrålemetoden, som används för tekniken för molekylstråleepitaxi.
Efter att Stern gått i pension från Carnegie Institute of Technology flyttade han till Berkeley, Kalifornien. Han var en regelbunden besökare i fysikcolloquium på UC Berkeley. Han dog av en hjärtattack i Berkeley den 17 augusti 1969.[12]
Stern tilldelades Nobelpriset i fysik 1943, det första som delades ut sedan 1939. Han fick det ensam, "för hans bidrag till utvecklingen av den molekylära strålmetoden och hans upptäckt av protonens magnetiska moment" (inte för Stern-Gerlach-experimentet). Priset 1943 delades ut 1944.[16]
Stern-Gerlach-medaljen från Deutsche Physikalische Gesellschaft, som delas ut för spetskompetens inom experimentell fysik, är uppkallad efter honom och Gerlach.
Horst Schmidt-Böcking and Karin Reich: Otto Stern. Physiker Querdenker, Nobelpreisträger. Societäts-Verlag, Frankfurt am Main 2011, ISBN 978-3-942921-23-7.
J.P. Toennies, H. Schmidt-Böcking, B. Friedrich3, and J.C.A. Lower (2011). Otto Stern (1888–1969): The founding father of experimental atomic physics. Annalen der Physik, 523, 1045–1070. arXiv:1109.4864
^ [ab] Frankfurter Personenlexikon, Frankfurter Personenlexikon-ID: 4536, läst: 9 oktober 2017.[källa från Wikidata]
^Aleksandr M. Prochorov (red.), ”Штерн Отто”, Большая советская энциклопедия : [в 30 т.], tredje utgåvan, Stora ryska encyklopedin, 1969, läst: 28 september 2015.[källa från Wikidata]
^ [ab] Charles W. Carey Jr. (1999). "Stern, Otto". American National Biography (online ed.). New York: Oxford University Press. doi:10.1093/anb/9780198606697.article.1301581. (subscription required)
^Otto Sterns gesammelte Briefe – Band 1 : Hochschullaufbahn und die Zeit des Nationalsozialismus. Berlin, Heidelberg: Springer. 2018. ISBN 9783662557358. OCLC1047864732