Né en 1965 à Roubaix, Stanislas Dehaene est docteur en psychologie cognitive. Il entre à l’ENS en 1984 où il entreprend une formation initiale en mathématiques puis en mathématiques appliquées. C’est à l’ENS qu’il plonge également dans le monde de la psychologie cognitive et de la neurobiologie auprès du psychologue Jacques Mehler et du neurobiologiste Jean-Pierre Changeux. Il est aussi titulaire d'une maîtrise en mathématiques de l'UPMC (1985) et d'un doctorat en psychologie de l'EHESS (1989).
Ses principaux domaines de recherche concernent les bases cérébrales de l'arithmétique et de la numération, la lecture et la conscience, thématiques qu'il explore au moyen d'expériences de psychologie cognitive et par l'imagerie cérébrale.
Il publie plusieurs ouvrages qui popularisent ses travaux comme La bosse des maths en 1996, Les Neurones de la lecture en 2007 ou encore Le Code de la conscience en 2014.
En 2005, il est nommé professeur au Collège de France, sur la chaire de Psychologie Cognitive Expérimentale, après avoir occupé pendant près de dix ans la fonction de directeur de recherches à l'INSERM.
Stanislas Dehaene a reçu une vingtaine de prix depuis le début de sa carrière tels que le Prix Jean Rostand en 1997 pour son ouvrage La bosse des Maths, ou encore le Grand Prix Inserm en 2013 et Chevalier de la Légion d’Honneur depuis 2011.
Stanislas Dehaene a été nommé Président du Conseil scientifique de l'Éducation nationale le 8 janvier 2018.