Немецко-американский физик Отто Штерн, найболее известный благодаря своему “опыту Штерна”, родился 17 февраля 1888 г. в Сорау (теперь Зори, Польша) в семье коммерсанта. Закончив государственную начальную и среднюю школы в Бреслау (Вроцлаве), несколько лет изучает естественные науки, в частности теоретическую и экспериментальную физику, под руководством преподавателей Фрайбурского, Мюнхенского и других университетов.
1912 г. Штерн защитил докторскую диссертацию по физической химии в Бреславском университете; в этом же году руководителем аспирантской работы ученого в Пражском университете был Альберт Эйнштейн.
В 1913 — 1914 гг. Отто Штерн, работая с Альбертом Эйнштейном, становится приват-доцентом (внештатным лектором) федерального училища в Цюрихе. В начале Первой мировой войны Штерна мобилизуют в немецкую армию, но и в составе метеорологического отряда он продолжает теоретические исследования, в частности применяет квантовую теорию и статистическую механику к проблемам термодинамики; выполняет научные исследования в Берлинском университете по доверенности военного ведомства.
От 1914 до 1921 г. работает во Франкфуртском университете на должности ассистента директора Института теоретической физики Макса Борна, где занимается проблемой экспериментального подтверждения теории молекулярного движения. Занимаясь исследованиями в области молекулярной физики, атомной и ядерной физики, квантовой теории, Отто Штерн разработал метод атомных (молекулярных) пучков, благодаря чему экспериментально измерил скорость теплового движения молекул газа (опыт Штерна).
1921 — 1922 гг. продолжает научные исследования как профессор Ростокского университета; вместе с В.Герлахом доказал наличие магнитного момента атома.
1923 г. Штерн занимает должность полного (действительного) профессора Гамбургского университета.
1933 г. Штерн идет в отставку на знак протеста против освобождения из Франкфуртского университета коллег — ученых-евреев — по нацистским антисемитским законам о гражданских правах и принимает предложение физического факультета Технологического института Карнеги, где работает до 1945 г.
1939 г. Штерн получает американское гражданство. Во время Второй мировой войны работает консультантом Министерства обороны США.
1943 г. Отто Штерну была присужденна Нобелевская премия в области физики «за взнос в развитие молекулярно-лучевого метода и открытия магнитного момента протона».
С 1945 г. Штерн — член Национальной АН США, Американского философского общества, почетный доктор Калифорнийского университета, Швейцарского федерального технологического института.
1946 г. Штерн, который никогда не был женат, переезжает в Беркли (штат Калифорния), где жили две его сестры. Здесь он и жил в относительной изоляции, в последние годы пристрастившись к изысканному столу и сигарам, охотно посещал кино.
В одном из кинотеатров Беркли 17 августа 1969 г. он и умер от сердечного приступа.