Stéphane Payen débute son apprentissage de la musique et du saxophone à l’âge de 13 ans avec Eric Régnier. Au lycée, sa rencontre avec Annick Chartreux sera par ailleurs déterminante. C’est ensuite en autodidacte qu’il poursuit son apprentissage de l’instrument avant d’étudier avec Eric Barret. Parallèlement, il étudie avec Serge Adam, Benoît Delbecq et renforce sa formation au cours de stage avec Philippe Chagne, Pascal Gaubert, Franck Steckar, George Russel, Dave Liebman, Richie Beirach … En 1993/94, il étudie au Berklee College of Music avec Bill Pierce, George Garzone, David Locke, Steve Prosser, Bill Scism … De 1996 à 2000, il dirige ses premiers orchestres, notamment lors de concerts aux Instants Chavirés organisés par l’association Mercoledi & Co (Frédéric Bargeon-Briet, Christine Bertocchi, Eric Chalan, Gilles Coronado, Geoffroy De Masure, Guillaume Orti, Gilbert Roggi). Par la suite, il est membre du collectif Hask (avec Steve Argüelles, Benoît Delbecq, Hubert Dupont et Guillaume Orti) de 2000 à 2004 (date de sa dissolution).

Aujourd’hui il est surtout identifié pour son travail avec Thôt (depuis 1996) et The Workshop, (depuis 2011). Plus récemment, il a enregistré avec Morgan The Pirate (projet en sextet dédié à la musique de Lee Morgan), All Set (quartet qu’il co-dirige avec Ingrid Laubrock) ou en trio avec Marc Ducret et Tom Rainey. Parallèlement, il se produit et enregistre en duo avec Guillaume Orti, Daniel Erdmann, avec Print de Sylvain Cathala, Twins (avec Fred Jackson Jr, Edward Perraud, Frank Rosaly ou Makaya Mac Craven dans le cadre du projet The Bridge), le quartet de Doug Hammond, l’Orphicube d’Alban Darche, ou encore Makoto Sato et Izumi Kimura ...

Comme compositeur, on le retrouve à la croisée de différentes esthétiques (jazz, musique contemporaine, …). Parallèlement aux répertoires dédiés aux ensembles qu’il dirige, Stéphane Payen a notamment écrit Dodecahedron pour le European Saxophone Ensemble (12 saxophones) ou encore Spring Waves pour piano 4 mains (pour le Duo Reynaldo). En 2008, le quatuor de saxophone Xasax créé Game. Il travaille également depuis quelques années à l’arrangement de répertoires de compositeur du XXème siècle tels que Hans Werner Henze, György Ligeti, Charles Ives, Luciano Berio … Son écriture est aussi fortement marquée par certains aspects de la musique carnatique (Inde du Sud), du Sabar (Sénégal) ou encore les musiques pygmées de République Centrafricaine. Il est également compositeur d’œuvres à caractère pédagogique.

Également très actif comme pédagogue, il enseigne depuis 2010 au CRD de Montreuil et depuis 2019 au Pôle Supérieur de Poitiers (Pôle Aliénor). Par ailleurs, il co-anime (avec Barak Schmool) les F-ire Workshops à City University (Londres) et dirige régulièrement des stages et/ou masterclass en France et à l’étranger (Royal Academy à Londres, Sibelius Academy à Helsinky, EJMA à Lausanne, Royal Irish Academy et Newpark Music Center à Dublin, Université Jean Jaurès à Toulouse ….).

De 2009 à 2016, il co-dirige la société Independent Border Editions dans le but de créer une base de données internationales et indépendantes pour la préservation des répertoires musicaux. Ce projet verra le jour en 2021 à travers les projets de In’n Out, structure dont il assure la direction artistique.