Jean-François Stevenin est le père de Robinson Stévenin, Salomé Stevenin et Sagamore Stévenin sont eux-aussi acteurs. Etudiant en HEC, passionné de cinéma, Jean-François Stevenin rédige une thèse sur l'économie du cinéma et part en stage à Cuba sur un tournage. Puis, il démarre sur le tas, effectue tous les métiers, de technicien à assistant réalisateur, devient second assistant pour le film d'Alain Cavalier La Chamade en 1968. François Truffaut l'engage pour Domicile conjugal en 1970, après lui avoir confié un petit rôle dans L' Enfant sauvage en 1969. Il exerce la fonction d'assistant pendant dix ans auprès de Jacques Rivette ou Peter Fleischmann, parallèlement, il devient acteur, on l'aperçoit dans La Nuit americaine en 1973 où il interprète sa fonction d'assistant-réalisateur, et dans Out 1 : Spectre de Jacques Rivette en 1972 où Juliet Berto avait dit " C'est drôle, l'assistant ressemble à Brando, pourquoi il ne jouerait pas Marlon ? ". Mais jusqu'à 1975, et le film de Truffaut L' Argent de poche, il apparaît très peu à l'écran.Sa petite taille et sa calvitie lui valent des rôles marquants, comme celui de tueur paranoiaque dans Barocco d'André Techiné en 1976. Il tourne avec une belle constance pour Truffaut (3 films), Jacques Rivette (3) et à deux reprises pour Bertrand van Effenterre, Jean-Pierre Mocky , Bertrand Blier, Robert Enrico , Pascal Thomas, Eric Rochant, Laetitia Masson.Il tourne également aux Etats-Unis pour John Irvin dans Les Chiens de guerre en 1980 et pour John Huston dans A nous la victoire en 1981.Acteur inclassable, il passe de la comédie, Les Bidochons de Serge Korber en 1995, au cinéma intimiste, Les Aveux de l'innocent de Jean-Pierre Améris en 1996 en passant par le polar avec Parole de flic de José Pinheiro en 1985 ou Le Grand pardon II d'Alexandre Arcady en 1992. Un éclectisme qui se retrouve dans les films qu'il a réalisés : Le Passe-montagne en 1978, film insolite où il joue face à Jacques Villeret ainsi que Double messieurs en 1985 avec Carole Bouquet et Yves Afonso que l'on retrouve dans son dernier film Mischka en 2001.
Adepte des seconds rôles, Jean-François Stévenin est à l'affiche de nombreux films grand public. Parmi eux, Le Pacte des loups, où il joue face à Vincent Cassel et Samuel Le Bihan, De l'amour aux côtés de Virginie Ledoyen, L'Homme du train de Patrice Leconte, Pas si grave ou encore La Chambre des morts.
La fin des années 2000 reste une période fructueuse pour le comédien qui enchaîne les tournages. Père de Denis Lavant dans Capitaine Achab de Philippe Ramos en 2008, Stévenin fait une incursion à la télévision pour la série Mafiosa la même année. Acteur aux multiples facettes, le Français est à l'aise dans tous les registres : policier (Dans la brume électrique de Bertrand Tavernier en 2009), comédie (Itinéraire bis en 2010) ou drame (Lignes de front, id.). Très prolifique, l'artiste commence les années 2010 sur les chapeaux de roue avec L'Enfant d'en Haut en 2012 aux côtés de Léa Seydoux et Comme un lion en 2013, deuxième long-métrage de Samuel Collardey après son acclamé L'apprenti en 2008.