Внук кожевника, выписанного в Россию Императором Павлом I из Брауншвейга, родился на мельнице своего отца, близ Гатчины, 22 февраля 1802 года и тринадцати лет от роду поступил своекоштным воспитанником в Императорскую академию художеств. Не выказав при прохождении курса особенно блестящих успехов, он тотчас же по его окончании, в 1821 году, получил место чертёжника в комитете строений и гидравлических работ, из которого, четыре года спустя перешёл на службу архитектором-рисовальщиком в комиссию по сооружению Исаакиевского собора. Привлечён Огюстом Монферраном к работам в Зимнем дворце. В 1831 году Штакеншнейдер покинул службу в вышеупомянутой комиссии для того, чтобы свободнее заняться частными постройками, преимущественно же постройкой барского дома для графа А. Х. Бенкендорфа в его имении Фалль, в окрестностях Ревеля (Кейла-Йоа). Довольный своим архитектором, граф рекомендовал его императору, и с этого времени счастье начало всё более и более улыбаться Штакеншнейдеру.
Архитектор быстро приобрёл благоволение Николая I и стал получать от него одно за другим важные поручения и вскоре сделался привилегированным строителем царских и великокняжеских дворцов.
Многочисленные произведения Штакеншнейдера очень разнообразны в отношении стилей, которые он, однако, не соблюдал в полной строгости, внося в них, с целью достижения пущей роскоши, произвольные изменения и прибавки.
Главное из его созданий — Мариинский дворец (ныне — резиденция Законодательного собрания Санкт-Петербурга), построенный в 1839—1844 годах на Исаакиевской площади.
Кроме него, в Санкт-Петербурге им сооружены:
- дворец великого князя Николая Николаевича Старшего (Николаевский дворец на Пл. Труда), 1853-61 гг.
- дворец великого князя Михаила Николаевича (Ново-Михайловский дворец на Дворцовой набережной, д.18), 1857—1861 гг. Сейчас здесь располагаются Институт Истории Материальной Культуры РАН и Институт восточных рукописей РАН.
- Дворец Белосельских-Белозерских (Невский пр., 41), построенный в 1846—1848 годах в стиле необарокко. В 1884 году дворец перешёл во владение брата Александра III, великого князя Сергея Александровича.
- детская больница
- часовня на Николаевском мосту, освещённая в честь св. Николая Чудотворца (1853—1854 гг).
- некоторые из зданий придворного ведомства
- на Каменном острове архитектор занимается переделками в Каменноостровском дворце, перестраивает дачу Долгорукого (арх. Шустов С. Л.), приобретенную П. Г. Ольденбургским. В 1835 по его проекту на Каменном была построена дача актера Женьеса, в 1836-38 гг. — дача Званцовых. В 1834 году Штакеншнейдер выполнил проект перестройки дачи М. И. Мордвинова.