Steve Guttenberg naît à Brooklyn d'une mère assistante en chirurgie et d'un père ingénieur électricien. Durant sa scolarité, il goûte au théâtre et joue, entre autres, dans la pièce "The Lion in Winter". Après le lycée, il fréquente l'université de New York puis décide de se rendre en Californie pour tenter de percer au cinéma et commence donc à participer à beaucoup de casting. De cette manière, le jeune homme trouve son premier rôle dans le téléfilm Something for Joey en 1977. 

C'est en 1984 qu'il est choisi pour le film qui fera de lui un acteur connu du grand public : celui de Cadet Carey Mahoney, le héros de la comédie Police Academy. Il s'agit du policier le plus jeune de la bande qui a un léger problème avec l'autorité mais qui demeure très fidèle en amitié. L'acteur interprétera ce personnage dans Police Academy 2 Au boulot ! (1985), Police Academy 3 Instructeurs de choc (1986) et Police Academy 4. Aux armes citoyens (1987).

Entre le deuxième et le troisème épisode de la saga comique policière, Steve Guttenberg campe l'un des personnages principaux du film de science-fiction Cocoon réalisé par Ron Howard. Il donne ensuite la réplique à Tom Selleck et Ted Danson dans Trois hommes et un bébé (remake du film français Trois hommes et un couffin) qui rapporte 168 millions de dollars dans le monde lors de sa sortie en salles en 1987 (il s'agit du plus gros succès de l'acteur). 

En 1986, Steve Guttenberg tourne sous la direction de John Badham dans Short Circuit où un robot développant une intelligence artificielle et des caractéristiques humaines s'enfuit pour échapper à sa condition. Il poursuit avec Faux témoin (1987), Cheeseburger film sandwich (id.) et High Spirits (1988), qui se soldent tous par de cuisants échecs au box-office. En 1988 et 1990, il reprend ses rôles dans Cocoon, le retour et Tels pères, telle fille, mais le succès n'est, là non plus, pas au rendez-vous.

Dans les années 1990, sa notoriété continue de battre de l'aile même si l'acteur reste très actif, avec entre autres des rôles dans les comédies Week-end en famille et Papa, j'ai une maman pour toi. Il joue aussi le personnage principal de Casper l'apprenti fantôme qui sort directement en vidéo. En parallèle des nombreuses comédies dans lesquelles il tourne, le comédien prend part à plusieurs films d'action qui ne bénéficient pas toujours d'une sortie en salles, comme Airborne (1998) et Overdrive (id.).

Durant les années 2000, Steve Guttenberg apparaît dans huit épisodes de la deuxième saison de Veronica Mars, dans laquelle une lycéenne tente de résoudre les mystères les plus enfouis que cache la petite communauté de Neptune. Il y incarne Woody Goodman, le riche propriétaire de l'équipe de baseball des Sharks ayant par le passé abusé d'enfants qu'il entraînait. 

Privilégiant la comédie et les films familiaux, Steve Guttenberg joue dans Blonde et dangereuse, Croc d'or, Help Me, Help You, A Novel Romance, Shakey, un amour de chien, Lookin' Up, Chasing the Blues ou encore Lez Bomb qui ne bénéficient pas toujours d'une sortie en salles. Côté petit écran, il est présent dans huit épisodes de la série comique Ballers avec Dwayne Johnson ainsi que dans les téléfilms Sharknado 4 : The 4th Awakens et 2 Lava 2 Lantula !.