Говорухин родился 29 марта 1936 года в городе Березники Пермского края, однако детство и юность провел в Казани, где жил в районе современного НКЦ. Воспитывался одной матерью, так как родители еще до рождения ребенка развелись из-за того, что отца репрессировали согласно директиве «О расказачивании».
В 1958 году он окончил геологический факультет Казанского государственного университета, после чего работал геологом Средне-Волжского геологоразведочного управления. Также с 1959 по 1961 годы был ассистентом режиссёра на Казанской студии телевидения. Однако он редко посещал Татарстан, несмотря на то, что провел тут свое детство и юность.
Первой женой Говорухина была советская театральная актриса, театральный педагог, заслуженная артистка Республики Татарстан Юнона Карева. От нее родился единственный сын Сергей Говорухин, скончавшийся в 2011 году, который также был режиссером. В 1966 году женился на Галине Говорухиной, которая монтажёром «Одесской киностудии».
В 1966 году Говорухин окончил режиссёрский факультет Всесоюзного государственного института кинематографии (ВГИКа). Тогда же он создал проводившийся там международный фестиваль жанрового кино «Золотой Дюк». А впоследствии стал заслуженным деятелем искусств Украинской ССР. Поэтому чаще его называют одесситом.
До 1987 года он работал на «Одесской киностудии художественных фильмов» на различных должностях, в том числе режиссёром, и кинорежиссёром-постановщиком художественной кинематографии высшей категории.
Несмотря на то, что Владимир Высоцкий и его творчество были под запретом, Говорухин не боялся снимать фильмы с ним. В 1966 году они снимали кинофильм «Вертикаль». В той картине Высоцкий сыграл главную роль и стал композитором.
Перед смертью поэт принял участие в съемках «культового советского» фильма «Место встречи изменить нельзя», сыграв главную роль. Также Высоцкий принимал активное участие в режиссерской работе над картиной. Например, сцены опознания Фокса и освобождения Груздева были сняты под режиссурой Высоцкого.
Всего за свою профессиональную карьеру он снял 23 художественных фильма, в 22 картинах был сценаристом, а еще в шести – продюсером. Среди режиссерских работ выделяются фильмы «Ворошиловский стрелок», «10 негритят» и «Место встречи изменить нельзя». Также на его счету две театральные постановки.
Станислав Говорухин не был членом КПСС, в 1993 году избрался депутатом Государственной думы от ДПР, а на думских выборах 1995 года создал «Блок Станислава Говорухина», который набрал менее 1% голосов. До 2003 года был депутатом Госдумы, а с 2005 года возглавлял думский комитет по культуре.
В 2000 году Говорухин стал кандидатом на пост президента России, по итогам выборов набрал 0,44 % голосов избирателей. После выборов он заявил, что Владимир Путин обязан своей победой «рабской психологии народа». В 2005 году режиссер вступил в партию «Единая Россия».
В 2011 году на предвыборном съезде «Единой России» Говорухин стал первым, кто предложил кандидатуру Путина на новый срок. В то же время он стал главой предвыборного штаба Владимира Путина на президентских выборах 2012 года.