Forgée par des cours et des stages qui l’amènent à voyager entre la France, la Belgique et l’Angleterre, Stéphane démarre très tôt sa carrière à la télévision en tant que figurante dans les téléfilms La Maison d'Alexina (1999) et Rue Oberkampf (2000). Puis, elle multiplie les apparitions furtives dans des séries comme Le Maître du Zodiaque, Commissaire Valence, Les Petits meurtres d'Agatha Christie et Borgia.

Elle tourne aussi pour le grand écran dans C'est beau une ville la nuit de Richard Bohringer et Le Temps de la kermesse est terminé de Frédéric Chignac. Dans le road movie Rabat en 2011, elle incarne une auto-stoppeuse cherchant à se rendre en Espagne. Cette même année, elle joue Janon jeune, l’épouse de Gérard Lanvin, dans le film de gangsters Les Lyonnais mis en scène par l'ex-policier Olivier Marchal.

Après quelques prestations dans les séries policières RIS police scientifique et Cherif au début des années 2010, Stéphane Caillard décroche son premier grand rôle dans la série historique La Vie devant elles sur France 3. Elle interprète le personnage d’Alma, une jeune étudiante en droit qui cherche à laver l’honneur de son père contre les Houillères qui l’accusent d’être responsable d’une explosion minière.

Au cinéma, Stéphane fait office de second couteau plus ou moins marquant dans le drame viticole Premiers crus (2015), la comédie dramatique Juillet Août (2016), le film d'action Bastille Day (id.) ou encore Chez nous (2017), centré sur un parti extrémiste dans le nord de la France. Dans le thriller Furie, la comédienne interprète la compagne de Adama Niane, dont la maison est squattée par une famille.

Davantage présente à la télévision, Stéphane tient des rôles importants dans les deux saisons de Marseille, où elle joue Julia, une journaliste qui est la fille du maire sortant (Gérard Depardieu). Elle se glisse également dans la peau d'une jeune gendarme fraîchement débarquée en Guyane dans Maroni et campe l'un des protagonistes de La Guerre des mondes, une série SF adaptée du roman de H.G. Wells.

En 2023, Stéphane Caillard est choisie pour jouer la navigatrice Florence Arthaud dans le biopic Flo, premier long métrage de Géraldine Danon. La réalisatrice confie : "Nous avions déjà parlé au téléphone et je lui avais demandé si je ne la dérangeais pas et elle m’avait répondu qu’elle avait une petite fille de 2 ans, donc qu’elle était « sur le pont » depuis un bout de temps. J’y avais vu un excellent présage !"

"J’ai essayé de lui apporter tout ce que je savais de Florence et toutes les couleurs d’elle que je voulais retrouver à l’écran. Elle a ensuite travaillé de son côté en se nourrissant de lectures, d’interviews, etc. Tout ce travail ayant été accompli en amont donc ensuite, sur le tournage, les choses ont été assez fluides. Stéphane a eu cette capacité formidable de pouvoir incarner Florence de ses 17 ans à la fin de sa vie."

"Nous avons très peu utilisé de prothèses ou de maquillage, préférant faire évoluer sa posture, sa démarche ou sa voix selon l’âge du personnage". La comédienne se rappelle quant à elle : Il fallait que je sois vraiment en forme, non seulement pour les scènes en mer qui demandent une vraie condition mais aussi pour assurer un tournage qui a été assez long. C’est d’ailleurs le cas pour Géraldine et l’équipe."

N'ayant pas l'habitude de la mer, Stéphane a effectué un stage de voile au préalable et durant le tournage : deux conseillers étaient à ses côtés pour lui apprendre les bons gestes : "Stéphane nous a bluffés car elle est vite devenue très à l’aise sur les bateaux, que ce soient des monocoques ou des trimarans. Elle assure toutes les manœuvres dans le film. C’est elle qui grimpe au mât", se rappelle Géraldine Danon.