Dopo avere iniziato a competere nel 2005 ai campionati italiani di categoria, l'atleta originaria di Apollosa ha partecipato ai campionati europei giovanili di Praga 2009 vincendo un argento nei 400 m stile libero e due bronzi nei 200 m misti e nei 400 m misti. Nel 2011 ha fatto il suo debutto con la nazionale maggiore di nuoto prendendo parte ai 400 m misti dei campionati mondiali di Shanghai, dove si è piazzata al 25º posto nelle batterie. L'anno seguente Stefania Pirozzi ha gareggiato nei 400 m misti alle Olimpiadi di Londra 2012, venendo eliminata nelle batterie di qualificazione. Alla fine dello stesso anno, il 22 novembre, ha vinto l'argento agli Europei in vasca corta di Chartres 2012.