Родился на мызе Ивановка близ Гатчины 22 февраля (6 марта) 1802 в семье помещика; дед его был мастером-кожевником, выходцем из Германии. С 1815 учился в петербургской Академии художеств, которую окончил в 1821. Служил чертежником в Комитете строений и гидравлических работ, затем (с 1825) под началом О.Монферрана в Комиссии по возведению Исаакиевского собора. Жил в Петербурге и Ивановке.
Известность ему принесла перестройка усадьбы Фалль под Ревелем (Таллин), принадлежавшей А.Х.Бенкендорфу (18311832); главному дому по воле заказчика был придан вид средневекового замка. Представленный Бенкендорфом Николаю I, зодчий с той поры пользовался неизменными симпатиями двора. Его творчество, как и творчество К.А.Тона, во многом обусловило происходившую в годы николаевского царствования переориентацию русского зодчества с «александровского классицизма» на романтизм, более свободно варьирующий разные стили прошлого, с той разницей, что Штакеншнейдер занимался почти исключительно дворцовым, светским, а не церковным строительством. Мастер увлеченно изучал и древнерусское искусство (об этом свидетельствует, в частности, неосуществленный проект дворца в Коломенском, 1837). Однако в наиболее известных постройках Штакеншнейдера, его петербургских дворцах Мариинском (18391844), Белосельских-Белозерских (18461848), Николаевском (18531861) и Ново-Михайловском (18571861), всецело доминирует палитра западноевропейских стилей от античной классики до ренессанса-барокко и рококо. Зритель здесь попадает внутрь своеобразных исторических театров, поражающих причудливым сочетанием изысканной роскоши с археологической точностью стилистических ретроспекций. Сочетая общее живописное разнообразие с ансамблевым соподчинением частей и целого, зодчий обращался и к декоративному дизайну (торшеры из малахита и бронзы по его эскизам, 1836, Эрмитаж), а также к различным строительным новшествам (металлические балки и стропила Мариинского дворца и т.д.).
Благодаря Штакеншнейдеру новый, романтический оттенок обрел Петергоф. Здесь по его проектам были возведены Царицын, Ольгин и Розовый (Озерки) павильоны в Верхнем парке (18421849), дворец Бельведер на Бабигонских высотах (18531856), приморская «Собственная дача» (1858), неоднократно перестраивавшийся им Фермерский дворец в парке Александрия (18381855), Львиный каскад в Нижнем парке (18531857). Среди прочих его работ Курзал в Павловске (1836; им же был восстановлен после пожара в 18431844), реконструкция Стрельнинского дворца близ Петергофа (18481850; все эти сооружения сильно пострадали либо были полностью уничтожены подобно Львиному каскаду и павловскому Курзалу в годы Второй мировой войны). Во время строительства в Петергофе выступал и как мастер садово-паркового искусства. Созданный зодчим дворец в Ореанде (18421852; сгорел в 1882) как бы воссоздавал древнегреческий облик Крыма. Штакеншнейдер провел огромные по масштабу реставрационно-оформительские работы в комплексе Зимнего дворца (в особенности в 18501860-х годах), создав здесь целый ряд замечательных интерьеров, из которых наиболее известен беломраморный Павильонный зал Малого Эрмитажа (1850).
Умер Штакеншнейдер в Москве 8 (20) января 1865.
Петрова Т.А. А.Штакеншнейдер. Л., 1978