1923–1934 m. studijavo Rygos konservatorijoje (Arvydo Daugulo fortepijono ir Jazepo Vytuolio kompozicijos klasėse). Studijuodamas pradėjo kūrybinį darbą, taip pat ėmė garsėti kaip pianistas Latvijoje ir Lietuvoje. 1930–1938 m. dirbo muzikos mokytoju lietuvių gimnazijoje, vargonavo Šv. Alberto bažnyčioje, vadovavo gimnazijos ir bažnyčios chorams. 1931 m. įvyko pirmieji Stasio Vainiūno rečitaliai Rygoje ir Kaune, plačiai aprašyti to meto spaudoje. 1933 m. dalyvavo Vienoje vykusiame tarptautiniame pianistų konkurse ir pelnė laureato vardą, taip tapdamas pirmuoju tarptautinį įvertinimą įgijusiu Lietuvos pianistu.
1938 m. pakviestas dėstyti fortepijono specialybę Klaipėdos, nuo 1939 m. Šiaulių muzikos mokykloje. Nuo 1942 m. gyveno Kaune, 1942–1949 m. Kauno konservatorijoje dėstė spec. fortepijoną. 1943–1944 m. Kauno teatro koncertmeisteris. 1946–1948 m. LSSR valstybinio trio pianistas. Nuo 1949 m. gyveno Vilniuje, 1949–1982 m. dėstė LSSR konservatorijoje, nuo 1953 m. profesorius, iki 1973 m. vadovavo specialiojo fortepijono katedrai. 1954–1962 m. LSSR kompozitorių sąjungos valdybos pirmininkas. LSSR taikos gynimo komiteto narys, tarprespublikinių ir tarptautinių pianistų konkursų vertinimo komisijų narys.
