Стоян Венев завършва гимназия в Кюстендил (1928). Още през ученическите си години започва да рисува карикатури за различни вестници и списания - "Червен смях", "Звънар", "Ехо" и други. Тези негови карикатури са подписани с псевдонима Пролетарче.

Завършва живопис в Художествената академия - София при проф. Б. Митов, проф. Стефан Иванов и проф. Димитър Гюдженов (1931). Още в ранните си творчески години той става широко популярен. Неговите произведения са основно в живописта, но рисува също и графики и карикатури.

През 30-те години е художник илюстратор на вестника за юноши "Весела дружина" с издатели-редактори Емил Коралов и Лъчезар Станчев.

Първите изложби, в които участва, са през 30-те години. В изложбите участва съвместно със скулптура Иван Фунев. Няколкократно е подвеждан под отговорност заради антифашистките идеи в някои негови произведения. Други основни теми в картините на Стоян Венев са народният фолклор и бит.

След 9 септември 1944 г. той публикува множество свои карикатури във вестниците "Стършел", "Работническо дело" и др. Големи успехи имат и неговите картини в живописта.

Организира самостоятелни изложби в София (1942), Москва (1965), ГДР (1969), Западен Берлин (1971) и др. Участва в общи художествени изложби в СССР, Чехословакия, Китай, в Берлин, Будапеща, Лайпциг, Лондон, Париж, Виена, Атина, Букурещ, Ню Йорк, и др. Юбилейни изложби: в София (1954, 1964 и 1974) и Кюстендил (1984).

Творби на Стоян Венев се намират в НХГ, СГХГ, Дрезденската галерия, Пушкиновия музей в Москва, в галерии в Лондон, Париж, Кишинев, Петербург и в множество частни колекции.

През 1950 г. и 1953 г. е отличен с Димитровска награда. Удостоен със званието Почетен гражданин на Кюстендил през 1965 г.