Après un premier prix de contrebasse et une licence de musicologie, Stéphanie Gouilly se dirige vers le chant qu’elle étudie et perfectionne auprès de Daniel Ottevaere à l’Ecole Normale de Musique de Paris où elle obtient le Diplôme Supérieur de Concertiste. Elle y reçoit également l’enseignement de Mireille Larroche (classe de scène) ainsi que celui de Jean-Philippe Lafont et Nina Uhari ( étude de rôle).

Elle tient les rôles de Frasquita dans Carmen de Georges Bizet, Germaine dans Les Cloches de Corneville de Robert Planquette, Eurydice dans Orphée aux Enfer, Fleurette/Hermia dans Barbe-Bleu, Parthénis dans La Belle Hélène de Jacques Offenbach, Clairette dans La Fille de Madame Angot de Charles Lecocq, Euphrasie et Titine dans la production Quatre Petits Opéras Bouffes de G. Tailleferre.

Elle est membre de l’ensemble médiéval Suavis violentia (Abbaye de Royaumont), et des ensembles baroques Métamorphoses et Fiori Musicali. Elle participe à de nombreux concerts de musique sacrée (Le Roi David d'Arthur Honegger, Requiem de Gabriel Fauré, Stabat Mater de G.B. Pergolesi...) et se produit en récital avec les pianistes Jean-Christophe Rigaud et Nicolas Fehrenbach. Elle est invitée sur France Musique par Gaëlle Le Gallic dans l'émission "Dans la cour des grands".

Elle remporte le Grand Prix de la Ville de Marseille et le Prix du Public au Concours International d'Opérettes de la ville de Marseille, le Premier Prix à l'unanimité dans la catégorie Opérette au Concours National de Chant Lyrique de Béziers et est lauréate du Concours International de Chant de Marmande.

En 2007, elle se produit en récital à Montpellier et à Clermont-Ferrand/Royat ; elle est Adèle dans Cabaret Chauve-Souris, une production de la Clef des chants et est soprano solo dans Carmina Burana de Carl Orff.

Pour la saison 2007-2008, elle est la Princesse Hélène dans Rêve de valse d’Oscar Strauss, Louise dans Les Mousquetaires au couvent de Louis Varney et Mimi dans La route fleurie de Francis Lopez. Elle participe également à de nombreux concerts et récitals en tant que soliste à Paris, Bruxelles, Lille, Clermont-Ferrand/Royat….

En 2009, invitée par le centre lyrique d’Auvergne, elle interprètera le rôle de l’Amour dans Orphée et Eurydice de Gluck à Clermont-Ferrand sous la direction de Gérard Cogne , elle interprète également le rôle d’Hermione dans une parodie de Cadmus et Hermione de Lully sous la direction de Jean-Luc Impe et dans une production du CMBV à Versailles, Bruxelles, Paris et au Festival Baroque de Sablé sur Sarthe, elle est Ernestine dans Monsieur Choufleuri de Jacques Offenbach à Genève et est également la Fée dans Cendrillon de Massenet dans une production de l’opéra de Massy.

En 2010, elle est Florine dans La Fille mal gardée à l’Opéra-Comique, sous la direction de Jean-Luc Impe. En 2011, elle est à l'affiche d'Atys travesti, toujours sous la direction de Jean-Luc Impe.