Стоян Ватралски е роден на 7 април 1860 г. в семейство на обикновен овчар от село Вакарел. От малък проявява голяма любознателност, но поради бедност не ходи на училище чак до 14-годишна възраст. През 1874 г. е приет в пансион за подготовка на учители и свещеници към Самоковското класно градско училище. С голямо усърдие той успява да навакса пропуснатото, като взема четири отделения за две години. През зимата на 1877 г. едва не е убит от башибозуци на полето. По-късно Ватралски често разказва този момент от живота си като свидетелство за Божията намеса и избавление.
Скоро след това младият Стоян се обръща към Христос с дълбоко убеждение и покаяние. Препитава се като домашен прислужник на американските протестантски мисионери в Самоков и през 1878-1882 г. учи в мисионерското Научно-богословско училище в Самоков. Със спестените пари си купува книги и неуморно чете. Като любознателен младеж впечатлява американските мисионери и с тяхна препоръка през 1884 г. заминава за САЩ, за да продължи образованието си.
Първоначално за кратко изучава английски в Западната академия в Ню Джърси, а през 1888 г. взема успешно диплома от Богословското училище при университета „Хауърд“ в столицата Вашингтон. През 1892 г. се сбъдва негова отколешна мечта: той се записва в Харвардския университет в Бостън, щата Масачузетс. Наред с усъвършенстването на английския език пише дописки за редица ежедневници и публикува стихотворения.
По-късно Ватралски ще напише за престоя си отвъд океана: „Аз имам само скъпи и благодарни спомени от моето студентство в Америка. Благородството, услужливостта и справедливостта на професорите, колегиалността и великодушието на студентите и досега ми сгряват сърцето… Чудно ли е тогаз, че подир България аз най-много обикнах Америка и американците.“
Най-бележитото постижение на Стоян Ватралски е написването на бакалавърския химн на Харвард, който се изпълнява и до днес при завършване на бакалавърската степен там. Знаменателното събитие се случва на 17 юни 1894 г. и се превръща в истинска сензация – най-известните американски вестници се надпреварват да публикуват текста на химна.
Някъде през този период Стоян Ватралски се отказва от първоначалното си намерение да стане проповедник и се насочва към попрището на журналист, поет и писател. Живее и работи в Америка до края на XIX в., като се запознава с известни политически дейци, между които и трима американски президенти: Теодор Рузвелт, Уилям Маккинли и Бенджамин Харисън. Вероятно е и единственият българин, гостувал на изобретателя Томас Алва Едисън. Постоянната му квартира е в Харвард, където държи „публични сказки“ върху българските народни обичаи и вярвания. Но понеже е придобил широка известност, често е канен да пътува и да говори в много щати, а и в Канада. Навсякъде е приет добре и успява да се издържа, като изнася беседи и пише статии върху различни религиозно-етични теми, както и по родните ни проблеми. Дейно е ангажиран с българската национална кауза и си поставя за цел да запознае американската общественост с националния въпрос. Три години преди Илинденското въстание от 1903 г. предупреждава, че такова неизбежно ще има и че причината за това са неизпълнените обещания на Великите сили към България.
Изненадващо за мнозина, въпреки чудесните перспективи за кариера, през 1900 г. Стоян Ватралски решава да се върне в България. Преди да отплува от Америка, той публикува в един харвардски вестник прощално стихотворение, с което обяснява избора си:
„Аз трябва да вървя – че инак бих изневерил Божествената истина,
възпята от поети и добрите люде.
Когато Длъжността зове, в човека
трябва да се чуй отглас: „Небесни сили, ето аз!“
След завръщането си в родината Ватралски се запознава и установява близки отношения с видни представители на родната интелигенция: Иван Вазов, проф. Иван Шишманов, Симеон Радев, Пейо Яворов и Стоян Михайловски. Но избира начин на живот, крайно нетипичен за един интелектуалец, особено с американско образование и международна известност. Със спестените в Америка пари купува парцел и си построява къща в Красно село край София, прави малък чифлик и се прехранва от земеделие: овощни градини, зеленчуци и отглеждане на копринени буби.
Въпреки скромното си и природосъобразно съществуване участва активно в обществения живот. Основава Българо-американското дружество и става член на борда на Дружеството на английско говорящите жители на София. Според него България дължи много на Америка „за своята свобода и култура, за своите политически учреждения.
Новата българска история е неделима от историята на американската религиозна мисия и американските училища в Цариград и другаде по Балканския полуостров“. По негов почин в София са кръстени улиците „Братя Бъкстон“, „Макгахан“, „Уошбърн“, „Д-р Албърт Лонг“, „Юджин Скайлер“, „Джордж Вашингтон“, а на английския министър-председател Уилям Гладстон освен улица в центъра на столицата е именувана и Трета мъжка гимназия. Най-съкровеното желание на Ватралски е да предаде опита и знанията, които е получил от най-бързо проспериращата страна в света, и предимствата на „англосакския характер“ на своите сънародници. Заема се с тази задача с възрожденски жар, но получава само разочарования.
Въпреки че е посветен евангелски християнин и апологет, след завръщането си от САЩ Ватралски не се присъединява към никоя евангелска църква. Той не получава издръжка като пастир, макар че изнася множество беседи и проповеди, най-често в Първа евангелска църква (София). В нито един момент не заема държавен пост, нито влиза в политиката, въпреки че са му предлагали. Многобройните си познанства със световни политически фигури използва като възможност да популяризира родината си. Поддържа връзка с Джордж Уошбърн и Алберт Лонг. Води оживена кореспонденция с братята Чарлз и Ноел Бъкстон.
Особено активна политическа дейност развива през годините на Балканската и Първата световна война, като поставя българския въпрос пред международната общественост чрез кореспонденцията си с видни английски и американски общественици. С тази цел през 1913 г. пътува до Англия на собствени разноски и изнася публични лекции в няколко града, като проявите са съпроводени с благотворителни акции. Така в сметката на „Подпомагателния комитет за болни и пострадали от войната“ в София, оглавяван от царица Елеонора, са набрани над 50 000 британски лири (огромна сума по онова време).
През 1924 г. по случай 30-тата годишнина от дипломирането му в Харвардския университет Ватралски посещава отново САЩ. Бостънският вестник Boston Globe му посвещава цялата си първа страница.
След смъртта си през 1935 г. Ватралски остава забравен като общественик, учен и творец – не на последно място, заради религиозните му убеждения.
Материали на Стоян Ватралски във вестник Зорница: