Estevão I foi eleito como sucessor de Lucio I durante o papado no tempo de Valeriano (cerca de 253-260 d.C.). Durante seu pontificado, havia a questão dos lapsi, cristãos que haviam renegado sua fé por medo durante a perseguição e agora buscavam ser readmitidos na comunidade. Isso gerou um conflito entre rigoristas e indulgentes. Dois bispos na Espanha, Basilide e Marcial, haviam renegado Cristo durante a perseguição e agora buscavam recuperar suas posições, enganando o papa Estevão, que acabou concordando com eles. Isso causou indignação entre os fiéis na Espanha e no Norte da África, especialmente com o bispo Cipriano de Cartago.

Outro motivo de discórdia foi o chamado "batismo dos hereges". Tratava-se dos seguidores de várias seitas que desejavam ingressar (ou retornar) à Igreja. Em Roma e em outras partes do mundo cristão, esses arrependidos eram readmitidos sem a necessidade de um segundo batismo. Porém, na África, exigia-se um segundo batismo, considerando inválido o "batismo herege". Além disso, em algumas comunidades dissidentes da Igreja, nem todos realizavam o batismo rigorosamente "em nome do Pai, do Filho e do Espírito Santo", incluindo outros nomes na fórmula. Isso também foi motivo de controvérsia durante o breve pontificado atribulado de Estevão.

Naquela época, a Igreja não possuía uma teologia sacramental bem estabelecida, e ainda não havia surgido Santo Agostinho para esclarecer a todos que a graça sacramental provém exclusivamente de Cristo. Cipriano defendia sua posição, enquanto Estevão reiterava a posição de Roma, embora justificasse apenas com base na tradição. O conflito se intensificou, mas em 257, toda a Igreja foi atingida pela perseguição de Valeriano, que retornou à política repressiva para manter o Império unido durante a guerra contra a Pérsia.

No mesmo ano, Estevão faleceu, seu martírio consta nas anotações do Sacramentário Gregoriano e do Martirológio de Jerônimo. Seu corpo foi enterrado no cemitério de São Calisto e, posteriormente, transferido para Santa Prassede. No ano seguinte, a perseguição atingiu a África, onde Cipriano foi martirizado por sua fé, sendo decapitado em Cartago.