Ծնվել է Թիֆլիսում: Եղել է ճարտարագետ Սահակ Լիսիցյանի եղբայրը: 1884թ. ավարտել է տեղի գիմնազիան: 1885-87թթ սովորել է Օդեսայի, 1887-89թթ` Վարշավայի համալսարանի պատմաբանասիրական ֆակուլտետում: 1889թ. պաշտպանել է թեկնածուական ատենախոսություն և աշխատանքի անցել Էջմիածնի Գևորգյան ճեմարանում: 1892-1903թթ եղել է Թիֆլիսի հայոց հրատարակչական ընկերության խմբագրության անդամ և քարտուղար, 1898-1921թթ՝ Թիֆլիսի Կատարինե Լիսիցյանի հայկական տարրական երկսեռ դպրոցի (1911թ-ից՝ գիմնազիա, 1921թ-ից՝ տեխնիկում) ուսուցիչ և տնօրեն։ 1892-98թթ աշխատակցել է «Աղբյուր» և «Տարազ» հանդեսներին։ 1894-1915թթ հայոց պատմություն է դասավանդել Թիֆլիսի Ներսիսյան դպրոցում: 1905-17թթ և 1922թ. հիմնադրել, խմբագրել և հրատարակել է «Հասկեր» մանկական ամսագիրը։ 1921-22թթ դասախոսել է Թիֆլիսի պոլիտեխնիկական ինստիտուտում: 1924թ-ից աշխատել է ՀԽՍՀ լուսժողկոմատի մեթոդաբանական բյուրոյում: 1925-28թթ եղել է Հայաստանի կենտրոնական գավառագիտական բյուրոյի ղեկավարը: 1938-43թթ դասավանդել է Հայաստանի պետական մանկավարժական ինստիտուտում, 1924-47թթ՝ Երևանի պետական համալսարանում, որտեղ 1940թ-ից եղել է աշխարհագրական ֆակուլտետի ֆիզիկական աշխարհագրության ամբիոնի վարիչը (1941թ-ից՝ պրոֆեսոր): 1928-47թթ եղել է Հայաստանի պատմության պետական թանգարանի ազգագրության բաժնի վարիչը: Ղեկավարել է գիտական արշավախմբեր, գրառել ազգագրական բազմաթիվ նյութեր, հայթայթել թանգարանային շուրջ 1000 ցուցանմուշ: Ազգագրական աշխատանքները կանոնավորելու և գիտական հիմքերի վրա դնելու նպատակով կազմել ու հրատարակել է «Ազգագրական հարցարանը» (1946թ.)։ Հրատարակել է «ՀԽՍՀ ֆիզիկական աշխարհագրություն, դեմոգրաֆիայով» (1940թ.) աշխատությունը, գրել մենագրություն Հայկական լեռնաշխարհի ֆիզիկաաշխարհագրական պայմանների մասին (ձեռագիր)։ Եղել է Հայաստանում ազգագրության և աշխարհագրական ընկերության հիմնադիրներից և նախագահի տեղակալը (1937-39թթ): 1904-11թթ ճամփորդել է Եվրոպայում, ուսումնասիրել Կ.Պոլսի, Վիեննայի Մխիթարյան միաբանության գրադարանում և Բեռլինի թանգարանում եղած հայագիտական նյութերը: Մասնակցել է Հ.Լինչի «Արմենիա» աշխատության ռուսերեն թարգմանությանը, լեհերենից հայերեն է թարգմանել Հ.Սենկևիչի «Յո երթաս» վեպը: Հեղինակել է Հայաստանի պատմությանը, ֆիզիկական աշխարհագրությանը և ազգագրությանը նվիրված բազմաթիվ ուսումնական ծրագրեր, դասագրքեր և մենագրություններ: Հրատարակվել են նրա «Զանգեզուրի հայերը» (1969թ.), «Ծաղկաքաղ» (1969թ.), «Լեռնային Ղարաբաղի հայերը: Տղամարդկանց տարիքային խմբերի ավանդույթները հայերի մեջ» (համահեղինակ՝ Լ.Վարդանյան, 1981թ.), «Հայրենի առասպելներից և վեպերից» (1995թ.) գրքերը: Անգնահատելի է Հովհաննես Թումանյանի և Լևոն Շանթի համահեղինակությամբ նրա կազմած և Թիֆլիսում, Կ.Պոլսում հրատարակած մայրենի լեզվի «Լուսաբեր» դասագրքի նշանակությունը: Պարգևատրվել է Աշխատանքային կարմիր դրոշի շքանշանով: 1945թ. արժանացել է Հայաստանի գիտության վաստակավոր գործչի կոչման: Մահացել է Երևանում: Ստեփան Լիսիցյանի անունով են կոչվել ՀՊՊԹ ազգագրության բաժինը և Երևանի թիվ 34 դպրոցը, որտեղ տեղադրված է նրա կիսանդրին: