Станислав Ростоцкий родился 21 апреля 1922 года в городе Рыбинске (ныне в Ярославской области). Его отец, Ростоцкий Иосиф Болеславович (1890—1965), имел польские корни и был врачом, впоследствии став известным деятелем здравоохранения. Мать, Ростоцкая Лидия Карловна (1882—1964), — домохозяйка. В 1940 году Станислав окончил школу и поступил в Институт философии и литературы.
В мирное время Станислав Ростоцкий числился после призыва 1940 года нестроевым из-за болезни позвоночника. Однако в феврале 1942 года его призвали в армию. Служил сначала в 46-й запасной стрелковой бригаде, дислоцировавшейся у станции Сурок в Марийской АССР. В сентябре 1943 года С. Ростоцкий «сбежал» на фронт. Воевал гвардии рядовым в 6-м гвардейском кавалерийском корпусе. Участвовал в боях, пройдя путь от Вязьмы и Смоленска до Ровно, а корпус закончил войну в Праге. 11 февраля 1944 года под городом Дубно, что на Западной Украине, Станислав Ростоцкий получил тяжёлое ранение. Потом были госпитали в Ровно и Москве, операции, пункции, перевязки. В августе 1944 года он из гвардии рядового превратился в инвалида войны второй группы.

В сентябре 1944 года стал студентом Института кинематографии, в мастерской Г. М. Козинцева. Учился семь лет, поскольку одновременно с учёбой работал в картинах мастера на киностудии «Ленфильм». Когда учёба подошла к концу, Г. М. Козинцев назвал фамилию Ростоцкого как режиссёра, готового сразу работать в художественном кинематографе. Дипломную картину «Пути-дороги» закрыли и не выпустили на экраны по идейным соображениям. В 1952 году Ростоцкий получил направление на ЦКДЮФ имени М. Горького, где ему суждено было остаться на всю жизнь. Преподавал во ВГИКе.

В 1952 году Станислав получил направление на студию имени Горького. После смерти Сталина в 1953 году и с приходом Хрущева к власти кинематографистам была дана установка снимать больше картин на сельскохозяйственную тему. К тому времени Ростоцкий снял самостоятельно несколько научно-популярных фильмов, и ему предложили подумать о съемках художественного фильма. Друзья подсказали Станиславу, что в редакции журнала «Новый мир» лежит повесть Гавриила Троепольского «Прохор семнадцатый и другие», которую пока не разрешают печатать по идеологическим соображениям. Перечитав рукопись, показывавшую ужасное положение в сельском хозяйстве, Станислав Ростоцкий решил снять по ней фильм. Когда картина была готова, во время ее показа на худсовете Сергей Герасимов шепнул на ухо Ростоцкому: «Стасик, вы что - самоубийца?» Картина Ростоцкого без прикрас иллюстрировала тогдашнюю бюрократическую систему, управлявшую селом. Фильм тут же положили на полку, а режиссера объявили контрреволюционером.

В 1957 году Станислав Ростоцкий снял еще одну картину, посвященную проблемам села. Фильм назывался «Дело было в Пенькове», и его главным героем был добрый, честный и непростой деревенский парень, задира, радеющий за справедливость, сыгранный Вячеславом Тихоновым. В этом фильме многое было новаторским и необычным - особенно жизненная история и характер главного героя Матвея. Картина получила множество замечаний и возражений, среди которых было даже такое неожиданное утверждение, что песня, которую впоследствии пел весь народ СССР «Огней так много золотых на улицах Саратова», - аморальна, потому что советская девушка не может любить женатого мужчину.

В 1959 году Ростоцким была снята в Чехословакии картина «Майские звезды», а в 1962 году – картина «На семи ветрах. Эти фильмы были сняты Станиславом Ростоцким на военную тематику, и в них главное место занимали судьбы людей. На просмотре фильма «Майские звезды» один из чешских режиссеров сказал: «Эта картина снята очень просто – сердцем». Фильм с большим успехом показывался в Чехословакии, и хорошему отношению чешских зрителей к картине не помешали даже трагические пражские события 1968 года. В 1989 году, 30 лет спустя выхода картины на экран, в Праге состоялась повторная премьера «Майских звезд», она прошла с огромным успехом и при участии всех занятых в фильме ведущих актеров.

В 1963 году Станислав Ростоцкий снял короткометражный фильм «Зимние этюды», а в 1965 году - двухсерийная экранизация новелл Михаила Лермонтова «Бэла», «Тамань» и «Максим Максимыч», получившую название «Герой нашего времени». Следующая лента режиссера называлась «Доживем до понедельника», и стала одной из самых удачных режиссерских работ Ростоцкого, так как произвела на зрителей огромное впечатление, а Станислав Ростоцкий благодаря этому фильму открыл новое направление в кинематографе для юношества. Местом действия фильма стала школа, представшая сколом общества, а автор фильма фактически заявлял протест против всеобщей стандартизации в воспитании молодого поколения. Картина чудом вышла на экраны. Фильм был снят в рекордно короткие сроки - за три с половиной месяца, и запрет на съемки просто не успел прийти. Тогдашний министр кинематографии Романов высоко оценил картину, но потребовал внести около тридцати поправок, из которых Ростоцкий соглашался лишь на три. Чиновниками было принято решение показать картину в Доме кино делегатам Всесоюзного съезда учителей. По всей видимости, кинематографическое начальство рассчитывало на неприятие фильма участниками съезда. Перед показом на сцену вышли режиссер Станислав Ростоцкий, а также актеры Вячеслав Тихонов, Нина Меньшикова, Ирина Печерникова, сыгравшие главные роли, и другие артисты, занятые в картине. И когда после завершения показа в зале зажегся свет, то учителя, стоя, скандировали: «Мо-лод-цы!» Только за первый год проката картину «Доживем до понедельника» посмотрели более 90 миллионов зрителей. Лента была удостоена Государственной премии СССР и Гран-при на VI Московском международном кинофестивале в 1962 году.

В начале 1970-х годов Ростоцкий вновь обратился к теме Великой Отечественной войны, и в 1972 году им был снят фильм «А зори здесь тихие» по повести Бориса Васильева.

Картина, рассказывающая об одном из бесчисленных эпизодов самой страшной в истории войны, получилась настолько проникновенно трагической, что не могла оставить равнодушным ни отечественного, ни зарубежного зрителя. Натурные съемки фильма «А зори здесь тихие» проходили в Карелии, неподалеку от деревушки Сяргилахта в Пряжинском районе, а остальные съемки проходили в павильонах киностудии «Мосфильм». Кастинг на главные роли в фильме проходил очень тяжело. Ростоцкий крайне придирчиво отбирал претендентов, отсмотрев за все время несколько сотен актрис. Среди исполнителей главных ролей только Ольга Остроумова ранее играла у Станислава Ростоцкого в картине «Доживем до понедельника». Для Елены Драпеко, Екатерины Марковой, Ирины Долгановой и других артистов роли в фильме «А зори здесь тихие» стали дебютом в кино. Ростоцкому стоило огромных усилий уговорить актрис сниматься в сценах обнаженными. Девушки долго отказывались, но уступили уговорам режиссера. Были отсняты сцены в бане, а также еще одна сцена, во время которой девушки-зенитчицы загорали на брезенте. Художественный совет «Мосфильма» потребовал исключить сцены из картины, первую Ростоцкому удалось отстоять, а вот второй эпизод пришлось удалить. Сам режиссер об этой работе Ростоцкий рассказывал: «Меня вытащила из боя женщина. На своих руках. Она была доброволкой, воевала на фронте до победы. Красивая женщина и очень хороший человек. После войны вышла замуж, у нее было двое прекрасных детей. Но погибла она все равно от войны. Рак мозга, который, естественно, связан с тем, что она пережила. На фронте ее звали Аня Чегунова, потом она стала носить фамилию мужа - Бекетова. Она не видела картину «А зори здесь тихие...» - к тому времени уже ослепла. Я привез ее на студию и во время показа рассказывал, что происходит на экране... Таким образом, она сумела ее «посмотреть». Аня знала, что я в огромной степени снимал этот фильм как благодарность ей и как благодарность всем тем женщинам, которые помогли многим бойцам остаться в живых».

В 1977 году Станислав Ростоцкий снял картину по еще одному произведению Гавриила Троеполького «Белый Бим Черное ухо». Несмотря на то, что режиссеру не давали ее снимать целых три года, фильм после выхода был удостоен Ленинской премии, Гран-при фестиваля в Карловых Варах, а также многих других наград. А сотрудничество режиссера Станислава Ростоцкого и актера Вячеслава Тихоновым, учитывая опыт их работы на предыдущих картинах, стало одним из самых плодотворных в истории кинематографа.

В фильме «Эскадрон гусар летучих» в роли гусара Дениса Давыдова Ростоцкий снял сына Андрея, мгновенно ставшего знаменитым. Творческая судьба знаменитого отца эхом отразилась и на творческой судьбе его сына. А в 1998 году сам Станислав Ростоцкий снялся в многосерийном телевизионном фильме режиссера А.Орлова «На ножах» по роману Лескова, исполнив роль генерала Синтянина.

В августе 2001 года Станислав Ростоцкий в очередной раз ехал в Выборг на кинофестиваль «Окно в Европу». В эту поездку он отправился на «Волге», полученной в дар от Союза кинематографистов за выдающийся вклад в отечественное кино. Во время этой поездки 10 августа 2001 года у режиссера случился сердечный приступ. Ростоцкий ехал по дороге из Высоцка в Выборг, и когда до места назначения оставались считанные километры, Ростоцкий внезапно почувствовал резкую боль в груди. Он остановил машину, сидевшая рядом с ним Нина Меньшикова вызвала «скорую помощь», но прибывшая бригада врачей констатировала смерть режиссера. Актриса Людмила Шагалова рассказывала: «Мы со Стасиком знакомы с тридцать пятого года, когда вместе ходили в дом пионеров. Знаете, он никогда и ни на что не жаловался. В нем все-таки играла польская кровь - лопни, но держи фасон. Мало кто знает, что на фронте он потерял ногу, потому что он даже палочку в руки не брал. Многие режиссеры снимают только своих жен, а он Нину занял только в «Доживем до понедельника». Он позвонил мне в середине июня и сказал, что везет показывать в Америке «А зори здесь тихие». Я ахнула, потому что последние полгода у него была стенокардия, пятнадцати метров не мог пройти. Стасик засмеялся: «Не важно, где я умру, все равно привезут хоронить в Москву». Вернувшись из Америки, он снова позвонил: «Я живой!» Это были последние его слова, которые я слышала».

Всего через год после смерти отца Андрей Ростоцкий погиб на съемках своего фильма в Красной Поляне, сорвавшись с горы. Нине Меньшиковой выпала участь на шесть лет пережить своего мужа и на пять лет сына. Светлана Дружинина рассказывала: «Говорят, каждому отмеряно количество шагов, слов, вздохов. Вероятно, вся его семья прожила какой-то такой бурный поток жизни, что совершенно невероятным образом вся семья очень быстро или ушла в мир иной, или ушла из кинодеятельности. Я Андрюшу Ростоцкого знала очень давно, я знала его еще у мамы в утробе. Потому что «Дело было в Пенькове» снималось в тот момент, когда Нина Меньшикова носила под сердцем дитя. Она так хорошо сыграла у него в «Доживем до понедельника» и очень осторожно относилась к своему участию в его кино. Она сказала: «Стасик влюбляется во всех своих артисток. Я не хочу ему мешать. Пусть он будет влюблен, он как Пигмалион. Поэтому всякий раз, когда он снимает, я или ухожу из павильона, или, в лучшем случае, стараюсь не смотреть ему в глаза, чтобы не мешать ему. Потому что он частицу своей души, этой влюбленности передает магическим способом на целлулоид. Пленка магически запечатлевает все оттенки человеческих чувств и взаимоотношений». Эта удивительная в дружбе и любви созданная семья ушла невероятно неожиданно».

Станислав Ростоцкий, Нина Меньшикова и Андрей Ростоцкий были похоронены на Ваганьковском кладбище.