奥里尔·斯坦因早年接受基督教洗礼，并起名马克·奥里尔。他的父母亲认为这样会使他前谴光明。青年时就学于德累斯顿、维也纳、莱比锡、图林根等地。从师于古印度文字学J·G·比勒教援，专攻古代语言、印度古代史等专业。后留学英国牛律大学和伦敦大学，于1883年获博士学位。

1887年，斯坦因被推荐为拉台尔（今巴基斯坦境内）的东方学院院长，来到印度。1889年，又成为加尔各笞伊斯兰教寺院附属学校的校长，并历任旁遮昔大学督学、印度西北边境省目督学和考古调查员等职。

在英国和印度政府的支持下，先后进行三次中亚探险。第一次中亚探险(1900-1901)主要发掘和田地区和尼雅的古代遗址，其旅行记为《沙埋和田废址记》(Sand-buried Ruins ofKhotan. London 1903)，正式考古报告是《古代和田》（Ancient Khotan,全二卷，1907）。第二次探险(1906-1908)除重访和田和尼雅遗址外，还发掘古楼兰遗址，并探入河西走访廊，在敦煌附近长城沿线掘得大量汉简，又走访莫高窟，拍摄洞窟壁画，并利用“王道士的无知”廉价骗购藏经洞出土敦煌写本二十四箱、绢画和丝织品等五箱。

其施行记为《沙漠契丹废址记》（1912），其中有敦煌骗宝经的详细记录，其正式考古报告为《西域考古记》(1921)，全五卷。第三次探险（1913 --1915）又重访和田、尼雅、楼兰等遗址，并再次到敦煌，从王道士手中获得五百七十余件敦煌写本，还发掘黑城子和吐鲁番等地遗址，其正式考古报告为《亚洲腹地考古记》(1928)，全四卷。还著有《在中亚的古道上》（1933），对三次探险做了简要的记述。1930年，拟进行第四次中亚探险，被南京政府拒绝，其所获少量文物，下落不明。三次中亚探险所获敦煌等地出土文物和文献，主要入藏伦敦的英国博物馆、英国图书馆和印度事务部图书馆，以及印度德里中亚古物博物馆（今在新德里的印度国立博物馆）。

藏品由各科专家编目、研究，发表大量的研究成果。斯坦因本人除上述考古报告和旅行记外，还编著有《千怫洞：中国西部边境敦煌石窟寺所获之古代佛教绘画》(1921)一书。其论著全目见《东洋学报报》第33卷第1号。其生平事迹，详见米尔斯基(JeannetteMirsky)著《考古探险家斯坦因爵士传》(1977)。