Stensen ble kritisk til den lutherske lære som han var oppdratt i. Han møtte den katolske kirke da han studerte i Firenze, og etter teologiske studier konverterte han i november[1667 til katolisismen. Han ble ordinert til prest i 1675, og som prest virket han i Firenze til 1677 som lærer for arveprinsen.