Stefania Belmondo est née le 13 janvier 1969 à Vinadio, un petit bourg niché dans la province de Coni, au cœur du Piémont, dans le nord-ouest de l'Italie. Dans cette région de montagne où la neige et les pistes de ski font partie du quotidien hivernal, elle chausse ses premiers skis à l'âge de trois ans, ignorant encore qu'elle deviendrait l'une des fondeurs les plus titrées de l'histoire olympique.
Sportive précoce, elle intègre rapidement les structures du G.S. Forestale et commence à accumuler des résultats significatifs à l'échelle internationale dès le niveau junior. En 1988, elle remporte deux médailles de bronze aux Championnats du monde junior dans les épreuves du relais et du 5 kilomètres, avant de décrocher deux médailles d'or l'année suivante, en 1989, sur le 5 et le 15 kilomètres. Ces performances confirment qu'une force exceptionnelle est en train d'éclore dans les forêts piémontaises.
Sa participation aux Jeux olympiques de Calgary en 1988 marque ses débuts sur la scène olympique : elle y obtient une 19e et une 29e place en épreuve individuelle, des résultats honorables pour une jeune athlète qui découvre la pression des Jeux. Dès la saison 1988-1989, elle commence à pointer dans le top dix de la Coupe du monde, avec notamment une cinquième place. En décembre 1989, elle remporte sa première victoire en Coupe du monde sur le 15 kilomètres à Soldier Hollow.
La consécration olympique arrive à Albertville en 1992, où elle est sacrée championne olympique sur le 30 kilomètres, épreuve où seule Lioubov Iegorova termine à moins d'une minute d'elle. Elle complète ce tableau de chasse en décrochant la médaille d'argent sur la poursuite et le bronze sur le relais. Aux Championnats du monde de Val di Fiemme en 1991, elle avait déjà mis la main sur le bronze au 15 kilomètres classique et l'argent au relais, signalant que sa domination dans le ski de fond n'était pas un phénomène passager.
Aux Jeux de Lillehammer en 1994, elle ajoute deux nouvelles médailles de bronze à son palmarès, à la poursuite et au relais. À Nagano en 1998, elle prend l'argent sur le 30 kilomètres et le bronze au relais, consolidant un palmarès olympique qui commence à prendre des proportions historiques. La saison 1998-1999 la voit briller aux Championnats du monde de Seefeld, où elle s'impose sur le 15 kilomètres libre et la poursuite, avec également une médaille d'argent au relais. Elle pousse Bente Skari jusqu'au bout pour le classement général de la Coupe du monde, terminant avec le même nombre de points — 768 — mais la Norvégienne remporte le globe de cristal pour avoir gagné davantage de courses.
Le climax de cette carrière extraordinaire se situe aux Jeux olympiques de Salt Lake City en 2002. Dans des circonstances particulièrement dramatiques, Stefania Belmondo s'impose sur le 15 kilomètres malgré la rupture d'un de ses bâtons à 4,5 kilomètres de l'arrivée. Cette victoire arrachée dans la douleur et la détermination reste l'une des images les plus mémorables du ski de fond olympique. Elle complète cette moisson par une médaille de bronze sur le 10 kilomètres et une médaille d'argent sur le 30 kilomètres classique, terminant à quatre secondes de sa compatriote Gabriella Paruzzi. C'est sa dixième médaille olympique au total, un record partagé avec la Soviétique Raisa Smetanina chez les femmes aux Jeux d'hiver — record depuis battu par la Norvégienne Marit Bjørgen.
Ses treize médailles mondiales, dont quatre titres, et ses quinze podiums en Championnats du monde composent un palmarès qui défie l'entendement. En 2006, l'Italie lui rend un hommage solennel en lui confiant l'honneur d'allumer la flamme olympique des Jeux d'hiver de Turin. Bien que sans lien de parenté avec l'acteur Jean-Paul Belmondo, les deux familles partagent une origine commune dans les vallées occitanes du Piémont, un hasard géographique qui ajoute une touche poétique à la biographie d'une athlète hors du commun.
