Изучал классическую филологию и медицину в Женевском университете, затем преподавал в этом университете. В 1953—1956 работал в США (Балтимор). До конца 1950-х соединял исследования историка литературы и работу врача-психотерапевта. Труды Старобинского по истории французской мысли XVI—XVIII вв. (Монтень, Руссо, Монтескье, Дидро) признаны классическими.
В центре внимания Старобинского — проблема понимания культуры. В ее анализе он активно использует достижения лингвистики, психологии и психоанализа, теории и истории искусства. Медицинский опыт дал Старобинскому возможность глубоких исследований меланхолии, в том числе — в поэзии Бодлера. Дружба со многими современными ему поэтами неизменно помогала Старобинскому-критику, автору статей об А.Мишо, И.Бонфуа, П.Целане, Ф.Жакоте и др. Постоянный участник интернациональных междисциплинарных коллоквиумов Самосознание поэзии.
Член многих Академий мира, включая Академию моральных и политических наук Института Франции, почетный доктор Брюссельского, Чикагского, Колумбийского, Монреальского, Туринского, Урбинского и других университетов, Цюрихской политехнической школы, университета Джона Хопкинса, университетов в Осло и Клуже. Лауреат старейших швейцарских премий Шиллера (1961) и Рамбера (1965), Большой премии Королевской академии Бельгии (1972), Европейской премии Шарля Вейонна за эссеистику (1982), премии Бальцана (1984), премии Гёте (Гамбург, 1994), Премии Гринцане Кавур (1998), премии Карла Ясперса (Гейдельберг, 1999) и др.