Arrière-petite-nièce des compositeurs Francis Poulenc et Jacques de La Presle, Stéphanie d'Oustrac met un point d'honneur à interpréter leurs œuvres, que ce soit La Voix humaine de Poulenc ou Nocturne et Dedette de de La Presle. Après ses débuts avec Les Arts Florissants et William Christie, elle incarne des héroïnes baroques, notamment Médée de Marc-Antoine Charpentier, Armide, et Cybèle dans Atys de Lully. Véritable tragédienne quand elle incarne Charlotte (Werther), Phèdre (Hippolyte et Aricie) ou Cassandre (Les Troyens), elle s'épanouit également dans les rôles plus légers, de Rosine (Le Barbier de Séville) ou Hélène (La Belle-Hélène).

En 2002, elle est nommée « Révélation artiste lyrique de l'année » aux Victoires de la musique et, en 2010, elle remporte le prix Gramophone Editor's Choice pour son CD de Haydn. Elle est l'invitée régulière des grands festivals et des grandes scènes d'opéra.