Станислав родился в Москве 20 мая 1974 года. Все члены его семьи так или иначе были связаны с журналистикой. Еще в старших классах школы будущий адвокат и правозащитник начал увлекаться историей, социальной жизнью, политикой, идеями хиппи.
Решив стать юристом, Станислав поступил в Московскую государственную юридическую академию и во время учебы уже активно включился в общественную жизнь. Он участвовал в создании Социал-демократической партии России, а во время кровопролитных событий 2-5 октября 1993 года в Москве состоял в Санитарной дружине имени М. Волошина. Представители этой дружины помогали жертвам противостояния с обеих сторон. Кроме того, в 1992-1995 гг. Станислав Маркелов был одним из лидеров профсоюза «Студенческая защита», а вскоре стал инициатором создания его отделения в МГЮА, членом его Исполнительного комитета и руководителем юридического отдела.
Станислав хотел защищать не только людей, но и животных. Еще с середины 1990-х гг. он присоединился к анархо-экологическому движению «Хранители Радуги» и впоследствии много раз оказывал ему юридическую помощь, а также принимал участие в акциях центра защиты прав животных «Вита» и был этическим вегетарианцем.
После окончания академии Станислав Маркелов стал членом Межреспубликанской коллегии адвокатов, Международного союза адвокатов и Международного клуба адвокатов. В 1997 в Минске произошла судьбоносная встреча – он познакомился со студенткой факультета журналистики Галиной. Через несколько лет молодые люди поженились, у них родились сын и дочь. Работал Станислав много и плодотворно, словно знал, как мало времени ему отпущено. Он часто помогал «Новой газете» как юрист, оказывал адвокатскую помощь ряду журналистов, в том числе Анне Политковской (убита 7 октября 2006 г.), Михаилу Бекетову, боровшемуся за Химкинский лес (подвергся нападению и был покалечен в ноябре 2008 г.), сотрудничал с Фондом «Общественный вердикт», движением «За права человека», Московской Хельсинкской группой, правозащитным центром «Мемориал».
Кроме того, Станислав занимался журналистикой, проводил пресс-конференции, выступал с докладами, участвовал в митингах. В качестве адвоката и правозащитника часто бывал на Северном Кавказе. Основными направлениями его адвокатской деятельности были ситуация в Чечне, в Беларуси, экология, антимилитаризм и пацифизм, милицейский произвол, антифашизм, преследования журналистов и многое другое.
В 2001 году Маркелов защищал рабочих Выборгского ЦБК, которые захватили завод во время конфликта с новыми владельцами. Помог он и людям, которых выселяли из московских общежитий, а также активистам независимого профсоюза железнодорожников, когда им грозили массовые увольнения. В мае 2002 года Станислав представлял интересы родителей Эльзы Кунгаевой, которую убил в Чечне 26 марта 2000 года полковник Юрий Буданов. Также он принимал участие в освобождении потерпевшей во время теракта в «Норд-Осте» Яхи Несерхоевой, которую подозревали в сотрудничестве с террористами (все подозрения были сняты). Защищал Заура Мусиханова, приговоренного к 9 годам лишения свободы за отказ поступить на службу в чеченскую милицию. Защищал отказников от военной службы, а также Людмилу Ярилину – главу владимирского Комитета солдатских матерей, которую обвинили в пособничестве в уклонении от воинской службы. Зелимхан Мурдалов также был его подзащитным. Он пропал без вести в январе 2001 года. В ноябре 2007 года Сергей Лапин, старший лейтенант Ханты-Мансийского ОМОНа, был приговорен судом Чечни к 10,5 годам лишения свободы за нанесение Мурдалову тяжких телесных повреждений. В 2008 году Маркелов стал защищать Алексея Олесинова – одного из лидеров антифа-движения. Его обвиняли по сфабрикованному делу о хулиганстве. Участие в таких громких делах не могло не привлечь к Станиславу внимание.
Незадолго до гибели начали поступать угрозы от неонацистов. Станислав связывал это со своим участием в деле об убийстве Александра Рюхина, 19-летнего антифашиста.
Узнав, что Юрия Буданова хотят освободить по УДО, Маркелов в декабре 2008 года направил апелляционную жалобу на это постановление суда. Однако ее не удовлетворили, и Буданов был освобожден.
19 января 2009 года в пресс-центре на Пречистенке по этому поводу прошла пресс-конференция. Около трех часов дня, уже после встречи, Станислав Маркелов шел к метро вместе с журналисткой Анастасией Бабуровой, которая брала у него интервью. Сзади к ним подошел человек и несколько раз выстрелил из пистолета с глушителем. Маркелов погиб на месте, а раненая Бабурова умерла в тот же день в больнице. По горячим следам убийцу задержать не удалось, хотя все произошло в центре Москвы.
Это громкое убийство вызвало большой общественный резонанс. Некоторые СМИ предполагали, что адвоката убили по заказу из Грозного или из мести за осужденного Лапина.
4 ноября 2009 года по делу были задержаны Никита Тихонов и Евгения Хасис, на следующий день им предъявили обвинение в убийстве. Согласно источнику в правоохранительных органах, оба входили в националистическую организацию и убили адвоката за то, что он защищал антифашистов и людей, пострадавших от действий националистов. Следствие установило, что в тот день Хасис следила за Маркеловым и Бабуровой и сообщала Тихонову об их перемещениях. Затем Тихонов их догнал, расстрелял и скрылся в метро. 6 мая 2011 года суд приговорил Тихонова к пожизненному заключению, а Хасис – к 18 годам лишения свободы.
19 января – день памяти Станислава Маркелова и Анастасии Бабуровой. С 2009 года на месте их убийства и в других городах проходят памятные мероприятия.