Станимир Стоилов е роден на 13 февруари 1967 г. в Хасково. Като футболист започва кариерата си във втородивизионния Канев Хасково, откъдето през 1990 г. преминава в Левски (София). Участва в 83 шампионатни мача с 31 гола, 23 мача за купата с 11 гола, 22 международни мача с 10 гола и 19 други срещи с 9 гола. Iтава шампион на страната (1995) и 2 пъти вдига купата на България (1991 и 1992). Облича още екипите на турския Фенербахче (1992-1993), ЦСКА (1993-1994), португалския Кампомайорензе (1996-1997), Славия (1997-1998).

От сезон 1998/1999 г. до края на кариерата си като футболист през 2003 г. отново играе за Левски, като е капитан на отбора и изиграва още 120 шампионатни срещи със 6 гола, 22 мача за Купата с 3 гола и 26 междувародни мача с 1 гол. На 8 март 2003 г. изиграва последния си мач срещу Славия (1:2). Общо в А група има 234 мача с 53 гола.

Като футболист има 4 шампионски титли с Левски (1995, 2000, 2001, 2002) и 5 национални купи (1991, 1992, 2000, 2002, 2003). От 1992 г. до 2000 г. играе и в националния отбор на България (14 мача с 3 гола).

От лятото на 2004 г. е старши треньор на Левски, с който печели два пъти шампионската титла (2006, 2007), Купата на България (2005, 2007), Суперкупата на България (2005, 2007). През сезон 2005/2006 с Левски достига до исторически четвъртфинал в турнира за Купата на УЕФА. Под негово ръководство Левски става първия български отбор, който влиза в групите на Шампионска лига.

През 2007 г. е селекционер на националния отбор на България в двата мача срещу Беларус от квалификационните групи за европейското първенство през 2008 г. Спечелва и двата мача. През сезон 2008/2009 г. е назначен за треньор на Литекс. В края на сезона печели Купата на България с "оранжевите" след победа с 3:0 срещу Пирин (Благоевград).

В началото на 2009 г. е назначен отново за национален селекционер. На поста остава до 7 септември 2010 г., когато "трикольорите" претърпяват домакинско поражение с 0:1 от Черна гора в квалификационна среща за Евро 2012. От 27 декември 2010 г. е треньор на кипърския Анортозис, напуска в края на 2011 г. От януари 2013 става треньор на Ботев (Пловдив).