Родился в Вене в 1904 году в семье преподавателя из Словакии, с 1915 года обучался в гимназии, в 1924 году поступил на философский факультет Венского университета, параллельно изучал физику и химию. В 1928 году окончил университет с дипломом доктора философии и химии. Владел немецким, английским, французским, итальянским, голландским и русским языками. В 1924 году вступил в ряды Коммунистической партии Австрии. В 1928 году впервые побывал в Москве. В 1931 году вступил в ВКП(б). По рекомендации Коминтерна был принят на работу в ИНО ОГПУ. В 1933 году был направлен на нелегальную разведывательную работу в Париж (псевдоним «Отто»), выполнял специальные задания в Бельгии, Голландии, Австрии и Германии. В 1934 году переведен в Лондон (псевдоним «Стефан»), в целях прикрытия поступил на философский факультет Лондонского университета, в процессе работы привлек к сотрудничеству более 20 агентов, в том числе всех членов знаменитой «Кембриджской пятерки» (Ким Филби, Гай Берджес, Джон Кернкросс, Энтони Блант и Дональд Маклин). В августе 1935 года, возвращен в СССР.
В ноябре вновь вернулся в Лондон. С апреля 1936 года работал под руководством резидента Теодора Малли (псевдоним «Манн»). Вместе с ним создал глубоко законспирированную «Оксфордскую группу» агентов. В 1936 году защитил диплом доктора психологии Лондонского университета. В сентябре 1937 года возвратился в Москву. В 1938 году Дейч и его супруга получили советское гражданство и паспорта на фамилии Ланг Стефана Григорьевича и Жозефины Павловны. После начала Великой Отечественной войны в ноябре 1941 года вместе с группой разведчиков был направлен нелегальным резидентом в Аргентину. Первоначальный маршрут через Иран, Индию и страны Юго-Восточной Азии стал опасным в связи с начавшейся войной США с Японией, и группа вернулась в Москву. Было принято решение плыть через Северную Атлантику. 7 ноября 1942 года танкер «Донбасс» (капитан В.Э. Цильке), на котором находился разведчик, был потоплен немецким эскадренным миноносцем Z-27. По свидетельству оставшихся в живых очевидцев, Дейч героически погиб, спасая жизни других.