Родился 27 декабря 1848 года в городе Николаев, где отец служил офицером в Сибирской военной флотилии в Николаевске-на Амуре.

В 1858 году 10-летний Степан поступил в морское училище, где готовили штурманов для Сибирской военной флотилии. Учился блестяще. Первая морская практика состоялась летом 1861 года на клипере «Стрелок». В 1865 году Степан Макаров окончил Петропавловское морское училище и выпустился в чине гардемарина флота, рекомендацию к тому дал контр-адмирал Казакевич.

Уже в первые годы Макаров проявил себя в морских походах как достаточно опытный моряк и уверенный штурман, прекрасно владеющий особенностями управления пароходами. Начал писать научные статьи — первая научная публикация «Инструмент Адкинса для определения девиации в море» появилась в журнале «Морской сборник», когда Степану Макарову исполнилось только 18 лет.

В 1869 произведён в мичманы. Служил на кораблях эскадры Тихого океана, с 1871 — на Балтийском флоте. Во время службы на броненосной лодке «Русалка» исследовал проблемы непотопляемости кораблей.

В 1876 после перевода на Черноморский флот предложил оборудовать пароход «Великий князь Константин» для перевозки минных катеров в районы стоянки кораблей противника с целью их атаки, чем положил начало созданию миноносных кораблей и торпедных катеров. Во время русско-турецкой войны 1877-78 осуществил эту идею и провёл ряд успешных атак турецких кораблей шестовыми минами, а также впервые использовал самодвижущуюся мину-торпеду (Уайтхеда).

В 1881, командуя пароходом-стационаром «Тамань», провёл гидрологические работы в проливе Босфор и написал труд «Об обмене вод Чёрного и Средиземного морей» (1885), удостоенный премии Российской Академии наук.

В 1882-86 служил на Балтийском флоте.

В 1886-89, командуя корветом «Витязь», совершил кругосветное плавание, во время которого проводились систематические океанографические работы, особенно подробно — в северной части Тихого океана.

В 1890 назначен младшим флагманом Балтийского флота, а в 1891 — главным инспектором морской артиллерии. В 90-х годах изобрёл бронебойные наконечники (так называемые «наконечники Макарова») к артиллерийским снарядам, значительно увеличившие пробивную силу снаряда.

С конца 1894 — командующий эскадрой Средиземного моря.

В 1894-96 совершил второе кругосветное путешествие: в конце 1894 из Петербурга прибыл на Средиземное море, в 1895 перешёл с эскадрой, которой он командовал, из Средиземного моря через Суэцкий канал на Дальний Восток, в 1896 перешёл через Тихий океан в Северную Америку, проехал через США и через Атлантический океан вернулся в Россию.

В 1896 командовал эскадрой Балтийского флота. Выдвинул идею создания мощного ледокола для исследования Арктики и руководил постройкой ледокола «Ермак». В 1897 году, с благословения и протекции Дмитрия Ивановича Менделеева, предпринял экспедицию к устьям сибирских рек, в рамках изучения Северного морского пути. Побывал в Енисейске, Красноярске, Томске, Тобольске и Тюмени.

В Тюмень Степан Осипович Макаров приехал на пароходе «Тобольск». На речной пристани его ждали с хлебом-солью высокопоставленные чиновники, купцы, местная знать, городской голова и пароходовладельцы. Роскошные кареты заполнили Пристанскую улицу. Пароход остановился у причала, бросили сходни, толпа двинулась навстречу адмиралу. Но Макаров, не обратив ни на кого внимания, сел в незаметную пролетку рядом с известным в Тюмени политическим ссыльным, журналистом Петром Александровичем Рогозинским. Пролетка тронулась и вскоре остановилась у дома Рогозинских (Дом по улице Ванцетти 13–15). Макаров стал их гостем. (подробнее о визите адмирала Макарова в Тюмень читайте здесь)

В 1897 опубликовал капитальный труд («Рассуждения по вопросам морской тактики», 2 изд., 1943), в котором изложил основы тактики парового броненосного флота, обосновал необходимость взаимодействия артиллерийских и минно-торпедных кораблей в бою, целесообразность применения кильватерного строя в боевых порядках броненосных эскадр, сформулировал принципы противоминной и противолодочной обороны.

В марте 1899 на «Ермаке» Макаров перешёл из Ньюкасла в Кронштадт, преодолев льды Финского залива, затем совершил поход в Ревель. В июне — августе того же года совершил на «Ермаке» два пробных арктических рейса, проник к северу от Шпицбергена до 81|21′ с. ш.

В 1901 плавал в Баренцевом море в тяжёлых ледовых условиях, дважды подходил к Земле Франца-Иосифа и северо-западному берегу Новой Земли.

С 1899 — главный командир Кронштадтского порта. В труде «Без парусов» (1903) разработал вопросы обучения и воспитания личного состава флота в мирное время.

После начала русско-японской войны 1904-05 назначен 1(14) февраля командующим Тихоокеанской эскадрой и 24 февраля (8 марта) прибыл в Порт-Артур. Успешно руководил действиями кораблей при обороне Порт-Артура, но вскоре погиб на броненосце «Петропавловск», подорвавшемся на мине.

Японский поэт Исикава Такубоку откликнулся на известие о гибели Макарова следующими строками:
Друзья и недруги, отбросьте прочь мечи,
Не наносите яростных ударов,
Замрите со склоненной головой
При звуках имени его: Макаров.
Его я славлю в час вражды слепой
Сквозь грозный рев потопа и пожаров.
В морской пучине, там где вал кипит,
Защитник Порт-Артура ныне спит.

В 2006 г. китайскими водолазами, обследовавшими погибшие корабли в гавани Порт-Артура были найдены останки 6 тел, на одном из которых были частично сохраненные адмиральские знаки различия. Останки были переданы китайским властям, которые захоронили их в братской могиле, на месте укреплений Литеры Б, но так как экспертиза по идентификации останков не проводилась, имя адмирала остаётся неизвестным.

В 1913 в Кронштадте М. сооружен памятник (работы Л. В. Шервуда). Памятники прославленному адмиралу установлены также в Николаеве, Владивостоке и Смоленске. Именем Макарова назван город на острове Сахалин.

Источники: Семанов С. Н. Макаров. — М., «Молодая гвардия», 1972. — 288 с., с илл. («Жизнь замечательных людей». Серия биографий. Вып. 8 (515). Макаров Степан Осипович. Большая советская энциклопедия, БСЭ. 2012.
Исикава Такубоку. Лирика.