Родился в 1817 году в с. Рудовка, Кирсановского уезда, Тамбовской губернии, в семье священнослужителя. Окончил ДУ и семинарию, в 1841 г. - Киевскую духовную академию со степенью магистра богословия. Учился вместе с будущим святителем Феофаном Затворником, митрополитом Московским Макарием (Булгаковым), епископом Екатеринославским Алексием (Новосёловым). После учебы поступил преподавателем логики и психологии в Вятскую духовную семинарию.

В 1846 году принял священный сан с назначением в одну из церквей города Вятки. Одновременно служил законоучителем в мужской и женской гимназиях, сотрудничал в издании журнала «Вятские епархиальные ведомости». В 1866 году определен кафедральным протоиреем, в 1867-ом оставил должность законоучителя и полностью посвятил себя миссионерской противораскольнической деятельности.

Отец Стефан неоднократно выезжал в молоканские сёла для ведения бесед, посещал сарапульский тюремный замок, где содержались арестованные сектанты, входил в состав специальной комиссии по решению проблем, связанных с сектой молокан в Вятской епархии, содействовал переводу богослужебных книг на языки инородцев.

В 1869 году Святейший Синод, по представлению епископа Аполлоса, назначил о. Стефана Кашменского старшим миссионером Вятской православной миссии. В 1872 году, под влиянием его проповеди и сочинений, перешедшие в ислам татары возвратились в Православие.

В 1875 году прот. Стефан Кашменский основал в г. Вятке противораскольническую школу для подготовки из числа крестьян миссионеров, способных оказать помощь священникам. Обучение велось с 12 ноября по 24 апреля - в свободное от полевых работ время. Ежегодно в школе обучались 14-15 крестьян. Главным был курс «История и обличение раскола», разработанный о. Стефаном. В обучении применялся метод собеседования, для того чтобы научить выпускников вести диспут со старообрядцами. Часто выпускники школы ходили по селам и деревням, беседуя и дискутируя с местными крестьянами. По статистике, каждый миссионер ежегодно обращал в Православие или единоверие от 8 до 30 человек. Всего при жизни о. Стефана было обращено около 8 тысяч человек.

В 1885 году, незадолго до смерти, батюшка совершил паломничество в Иерусалим, откуда привёз частицы Гроба Господня, которые были помещены в пещерной церкви кафедрального собора.

Скончался о. Стефан Кашменский в 1886 году в городе Вятка. Был погребен в пещерной церкви Вятского кафедрального Свято-Троице-Николаевского собора, слева от входа в кувуклию. На чугунной доске перед местом погребения была сделана надпись: «Боже, очисти меня грешного! Образ есть неизреченныя Твоея славы, аще и язвы ношу прегрешений. Боже, милостив буди мне грешному!»

Созданное о. Стефаном Николаевское братство и другие миссионерские учреждения продолжали деятельность вплоть до 1918 г.