Stefano Lai ha conseguito la laurea triennale in Ingegneria Elettronica nel 2007 (110 e lode/110). Ha conseguito la laurea specialistica in Ingegneria Elettronica nel 2010, discutendo la tesi "Sviluppo e caratterizzazione di un sensore di carica in tecnologia CMOS e in elettronica organica" (110 e lode/110). Nel 2014 ha conseguito il Dottorato di Ricerca in Ingegneria Elettronica presso la Scuola di Dottorato in Ingegneria Elettronica e Informatica dell'Università di Cagliari. Dal 2014 al 2018 ha ricoperto il ruolo di PostDoc presso il Dipartimento di Ingegneria Elettrica ed Elettronica dell'Università di Cagliari. Dal 2018 al 2021 è stato Ricercatore a Tempo Determinato (Tip. A) in Bioingegneria presso il medesimo Dipartimento. Nello stesso anno, ha conseguito l'Abilitazione Scientifica Nazionale a Professore di II Fascia, Settore Concorsuale Bioingegneria

Stefano Lai è attualmente Ricercatore a Tempo Determinato (Tip. B) in Bioingegneria.

Gli interessi di ricerca di Stefano Lai sono relativi all'applicazione di tecnologie innovative allo sviluppo di sensori e biosensori, con particolare attenzione rivolta all'elettronica organica e all'applicazione di transistor a semiconduttore organico nello sviluppo di sensori per variabili fisiche, chimice e biologiche.

Stefano Lai è autore di 50 lavori pubblicati su riviste scientifiche internazionali, atti di conferenza e collane di libri. Ha preso parte a 15 conferenze internazionali, a 5 di queste come relatore su invito. E' inoltre co-inventore di due brevetti internazionali.

Nel 2019, è stato Visiting Scientist presso L'Institute for Bioengineering of Catalonia a Barcellona.