Stefano Vagnini ha frequentato il corso di Organo e composizione organistica presso il conservatorio G. Rossini di Pesaro sotto la guida del M° P. A. Pierucci, diplomandosi nel 1987 con il massimo dei voti. L'anno seguente consegue il diploma in Musica elettronica, con il M° E. Giordani.

Nel 1986 frequenta il corso di Organo presso il "Georgia State University" negli Stati Uniti con il M° S. Martin. Svolge una intensa attività concertistica in Italia e all'estero: U.S.A ('86), Francia ('89), Germania ('92-'93-'99), Austria (1999), Russia ('95), Brasile ('95-'98), Argentina ('95-'98), Uruguay ('95-'98), Cina ('98), Spagna ('05).

Ha composto musica per video (premio Linz '86-Austria), per balletto (Cappuccetto rosso, Le fou de Notre Dame, Kroma) e per spettacoli teatrali (Aspettando Godot, Thesys), oltre a composizioni per organo, orchestra e coro (tra gli altri ricordiamo Il Meraviglioso segreto del Biondo).

Ha inciso il suo primo album, Isola di Koch (contenente brani di J. S. Bach, M.Reger e S. Vagnini), presso la cattedrale di Notre Dame a Parigi.
Nel 1994 è stato pubblicato l'oratorio Nicolaus (Ed. Bongiovanni, Bologna), composizione per strumenti antichi e cantori, scritto in occasione del restauro dei celebri affreschi tolentinati di scuola riminese.

Nel 2002 la "Falcon Valley Music" ha pubblicato l’oratorio Via Crucis per organo, coro e computer.
Nel 2003 è stata pubblicata la sua Messa Picena, composizione dedicata al servizio liturgico per celebrante, animatore e assemblea.

Ha insegnato organo e composizione organistica presso i conservatori di Verona e L'Aquila.È direttore del coro lirico Mezio Agostini e del coro gospel Slave Song di Fano.

Dal 1986 è direttore artistico della Rassegna Internazionale Organistica fanese (chiesa di "S. Maria la Nova").

Stefano Vagnini ha teorizzato il concetto di Arte Modulare pubblicando il libro The Modular Method in Music (L’arte Modulare nella Musica), ed è attualmente impegnato a promuovere e diffondere in tutto il mondo la metodologia modulare tramite conferenze e concerti nelle più importanti università.
I suoi ultimi progetti modulari sono: Te Deum, Zoo, Aenigma e Zero.