Thánh Stêphanô Nguyễn Văn Vinh sinh năm 1813 tại làng Bồ Trang, tỉnh Thái Bình (nay thuộc giáo họ Bái Đông, xứ Bồ Ngọc, Giáo phận Thái Bình). Do hoàn cảnh gia đình nghèo khó, ngài phải rời quê hương đi làm mướn ở Kẻ Mốt, tỉnh Bắc Ninh. Tại đây, ngài được bà con cư dân nơi đây thương mến nhờ tính cách đơn sơ, chất phác, luôn vui vẻ và thật thà. Khi bị bắt vào ngày 29 tháng 6 năm 1839, ngài vẫn chưa lập gia đình và chưa được rửa tội dù thường xuyên tham dự các lớp giáo lý để học hỏi đạo Chúa.
Vào ngày 29 tháng 6 năm 1839, khi quan quân vây bắt cha Phêrô Tự và buộc mọi người phải giẫm đạp lên Thánh Giá, chàng thanh niên trẻ tuổi chưa được rửa tội này đã dũng cảm tuyên bố: “Tôi thà chết chứ không bao giờ chịu đạp lên Thánh Giá, vì tôi biết đạo Chúa Giêsu là đạo thật”. Quan quân cho rằng ngài là người Công giáo nên đã bắt giữ và áp giải ngài về Bắc Ninh, giam chung với cha Tự và nhiều tín hữu khác. Chính tại đây, ngài được cha Tự rửa tội và trở thành Kitô hữu. Khi chọn thánh Stêphanô làm bổn mạng, ngài quyết tâm bước theo gương hy sinh của vị tử đạo đầu tiên của Giáo hội.
Theo bản án từ kinh đô gửi về, vua Minh Mạng quyết định xử trảm cha Tự và ông Cảnh; còn xử giảo giam hậu năm thầy Mậu, Úy và ba ngài Mới, Đệ, Vinh, nghĩa là sẽ xét xử sau một năm. Năm vị này cùng động viên nhau tuyên xưng đức tin, viết thư xin gia nhập dòng Đa Minh và tuyên khấn ngay trong ngục tù. Dưới sự hướng dẫn của thầy Mậu, năm ngài đã giới thiệu đức tin Công giáo cho các bạn tù và rửa tội được 44 người.
Đến ngày 19 tháng 8 năm 1839, quan triệu tập tất cả ra tòa, vẫn đặt Thánh Giá một bên và các dụng cụ tra tấn bên kia. Quan hỏi các ngài có bỏ đạo để được tha không nhưng các ngài kiên quyết từ chối. Sau đó, cả năm vị cùng quỳ xuống cầu nguyện và phó thác linh hồn mình trong tay Chúa. Thất vọng, quan ra lệnh đưa tất cả trở lại ngục và nhận định rằng họ không thể tha thứ cho những người này.
Vào ngày 19 tháng 12 năm 1839, trước khi xử án, quan cho năm vị cơ hội cuối cùng để bỏ đạo nhưng tất cả đều từ chối. Sau đó, tại pháp trường Cổ Mễ, mỗi người bị trói vào một cọc rồi phải chịu hình phạt xử giảo. Thi hài ngài Nguyễn Văn Vinh sau đó được đưa về an táng tại nhà thờ họ Hương La, xứ Tử Nê, Giáo phận Bắc Ninh. Cho đến nay, hài cốt của ngài vẫn được bảo tồn tại đây.
Ngày 27 tháng 5 năm 1900, ngài Nguyễn Văn Vinh được phong Chân phước và sau đó được phong hiển thánh vào ngày 19 tháng 6 năm 1988.