斯坦福大学是由时任加州州长及参议员的铁路富豪利兰·斯坦福及他的妻子简·莱思罗普·斯坦福于1891年共同成立的，大学以他们于十六岁生日前夕（1884年）因伤寒去世的儿子小利兰·斯坦福为名，以表纪念，利兰·斯坦福曾告诉他的妻子：“以后所有加利福尼亚的小孩都是我们的孩子。”
1824年，老斯坦福出生在一个富裕的农场主家庭，1861年担任加州州长；1863年他和夫人珍妮建立了中央太平洋铁路公司，斯坦福担任总裁。
1876年，老斯坦福在加州购买了263公顷土地，作为养马牧场，后来又扩大到3237公顷，成为今天斯坦福大学校园的地盘；在斯坦福大学的徽标以及体育运动标志中就有红杉的形象。
1884年，他的爱子小斯坦福随父母在欧洲旅行时，感染了伤寒不幸病逝，悲痛的斯坦福夫妇返回美国后，决定将他的2000万美元的积蓄和他在帕拉托的3561公顷的土地用来创建一所宏伟的大学。
1891年10月1日，斯坦福大学举行开学典礼，当时纽约的报纸曾预言没有人会到蛮荒之地的西部上这所大学：“教授们将在大理石教室里，面对空板凳讲课，”但大学揭幕之日，意想不到的车水马龙，第一届男女学生共559人，其中三分之二来自加州以外。
1893年老斯坦福在睡梦中去世，祸不单行，他的财产也被冻结。在这样艰难的情况下，斯坦福夫人没有打算停办学校，她竭尽全力维持学校的运转，直到六年后资金冻结彻底解除。斯坦福夫人卖掉她的铁路股票，将1100万美元转给大学董事会，斯坦福大学的危机终于过去。乔丹校长说：“这所大学的生死命运，千钧一发全系于一个善良夫人的爱。”
1894年5月30日学校授于了第一个哲学博士称号。
1903年1月25日题献了记念教堂。
1905年2月28日Jane Lathrop Stanford去逝。
1906年4月18日San Francisco的大地震产生了大量的破坏。
1913年5月23日组织了学校医务机构。
1917年4月27日成立了学校教育机构。
1917年4月27日Thomas Welton美术馆完工。
1919年6月20日Hoover War募捐机构（现代战争，革命与和平的Hoover机构）确立。
1925年5月15日组织开展了学校建设工程。
1925年9月30日商学院开始招生。
1941年6月16日至20日Hoover塔建成，以庆祝学校成立50周年。
1946年Wallace Stegner创立创造性写作计划。
1948年9月1日，生物科学学院，人文学院，物理科学学院和社会科学学院合并为人文与自然科学学院。
1948年11月6日，物理学教授Felix Bloch成为斯坦福大学第一位诺贝尔奖获得者。
1951年，斯坦福大学的工程学院院长弗雷德里克·特曼（Frederick Terman）决定创办在校园创办工业园区，将校园的土地租给当时的高科技公司使用，就被认为是这样一个瞬间。这一决定不仅奠定了硅谷的基础，也彻底改变了斯坦福大学的格局，他本人也因此被尊称为“硅谷之父”。
1959年8月，关于射电望远镜“the Dish”的计划开始实施。
1965年1月1日，计算机科学系成立。
1967年9月9日，斯坦福线形加速器中心开始投入使用。
1985年斯坦福被评为全美一流大学。
1987年启动了社会伦理学教学项目。
1989年10月17日学校受到 Loma Prieta地震的严重破坏。
1991年10月1日百年校庆。
1992年9月1日Gerhard Casper成为第9任校长。
1996年5月宣布斯坦福毕业生联谊会计划。
1997年9月25日开办预科班。
1998年5月18日临床医学研究中心成立。
1998年9月校友会并入学校。
1998年9月科学与工程学院成立。
1998年9月开设了网上硕士学位课程。
2001年5月2日Hewlett基金会赠出4亿美元，这是建校以来学校收到的最大的一笔资金。
二十世纪六十年代，当加州大学柏克莱分校在学术和学生运动上双双远近驰名之际，斯坦福大学却还默默无闻。由于是用来培训优种赛马的农场拿出来作为学校的校园加上那时在美国人眼中还是荒凉闭塞的边远西部，因此当时人们亦把斯坦福大学称之为农场大学。