Edward est le fils de Jean-Pierre et Marie Kemp Steichen. Sa famille émigre aux États-Unis en 1881 C’est à la Milwaukee’s American Fine Art Company qu’à l’âge de quinze ans Edward apprend l’art et la technique de la lithographie. Dès 1895, il commence alors à photographier son entourage et la campagne environnante, se distinguant déjà par ses compositions d’ambiance, son utilisation poétique de la lumière, son goût pour le clair-obscur romantique. Il est naturalisé américain en 1900 avant de retourner en Europe où il s’installe à Paris.

Edward Steichen se fait connaître comme peintre au tournant du XX^e siècle. En 1900, avant de s’installer à Paris, il passe par New-York où il rencontre Alfred Stieglitz.

Lorsqu’il arrive à Paris il arrête ses études de dessin et commence une série de portraits des « Grands Hommes » parmi ceux-ci il y a Anatole France, Richard Strauss, George Bernard Shaw ou encore Henri Matisse.

Il rencontre à ce moment Auguste Rodin  Le sculpteur lui ouvre les portes de son atelier de Meudon ; il réalisera plusieurs séries de photographies de lui ainsi que de ses sculptures. Steichen adhère ainsi au mouvement pictorialiste, en devient l’un des maîtres

En 1902, il rejoint Alfred Stieglitz aux États-Unis. Il participe, avec lui, à la création de Photo-Secession, selon Stieglitz c’est un mouvement qui veut « faire sécession avec l’idée convenue de ce que constitue une photographie. » Ensemble, ils éditent en 1903 la revue Camera Work dans laquelle les photos sont mises en valeur. Ils font découvrir aux Américains les artistes d’avant-garde de la photographie française. La même année, il crée sa propre galerie d’art à New York, The Photo-Secession Galleries, ou « 291 ».

En 1911, il réalise ce qui est considéré historiquement comme la première photographie de mode, publiée dans la revue française Art et Décoration de Lucien Vogel.

Après la Première Guerre mondiale, au cours de laquelle, il revient à la « straight photography », il évolue ensuite progressivement vers la photographie de mode. Au début des années 1920, l’éditeur américain Condé Nast le choisit pour devenir le photographe en chef des publications du groupe, imposant ses exigences en matière de photographie : « La distinction, l’élégance et le chic. » Il travaille particulièrement pour Vanity Fair et pour Vogue, magazines pour lesquels il réalise notamment de nombreux portraits de célébrités, démontrant une grande capacité à mettre en valeur ses sujets. Il travaillera également étroitement avec Carmel Snow d’Harper’s Bazaar.

Il photographie Gloria Swanson en 1924, puis l’une de ses photographies de l’actrice Greta Garbo, datant de 1928, parue en couverture du magazine Life le 10 janvier 1955, est considéré comme l’un des portraits inoubliables de l’actrice.

Pendant la Seconde Guerre mondiale, il est directeur de l’Institut photographique naval (Naval Photographic Institute). Son film documentaire, The Fighting Lady, remporte en 1945 l’Oscar du meilleur documentaire.

À partir de 1947 et jusqu’en 1962, Steichen est le directeur du département de la photographie du MoMA, le musée d’art moderne de New York.