Завоевав титул в немецкой Формуле-Форд в 1980-м году в середине сезона Беллоф дебютировал в немецкой Формуле-3 и почти выиграл этот чемпионат. В 1983-м после возвращения БМВ в автоспорт, он получил место в Европейской Формуле-2 и выиграл первые же две гонки сезона.
В том же сезоне Беллоф присоединился к заводской команде Порше в Мировом Чемпионате Спорткаров. Его партнёром стал Дерек Белл. Выступая большую часть сезона в паре с Дереком Беллом, Беллоф сумел показать лучший круг во время 1000-километрового марафона на трассе Нюрбургринг и лидировал до тех пор, пока не перевернул свой Порше 956 на крышу. Показанное им время поул-позишн (6:11.13) до сих пор остается неофициальным быстрым кругом для старого 20-километрового Нюрбургринга. Официальный быстрый круг во время гонки по Северной Петле (6:25.91) также принадлежит Беллофу.
В 1984-м Беллоф дебютировал в Формуле-1 в составе команды Тиррелл. Годом раньше Нельсон Пике стал первым чемпионом на машине с турбонаддувом. И если в 1983-м атмосферным моторам ещё удалось одержать победу в двух Гран-при, то в 1984-м они уже безнадёжно устарели. И Тиррелл, использовавший атмосферные моторы Cosworth, выглядел в том чемпионате явным аутсайдером. На Гран-при Монако 1984 года Беллоф стал единственным пилотом с двигателем без турбонаддува, кому удалось пройти квалификацию. И всё же стартовал он с последнего — с 20 места. В начавшейся под проливным дождём гонке он уже после первого круга поднялся на 11 место. На втором обошел Brabham итальянца Коррадо Фаби. На седьмом — Жака Лаффита на Williams, на 15-м Манфреда Винкельхока (ATS), на 21-м еще один Williams, Росберга. На 27-м опередил Феррари Рене Арну и вышел на третье место. Теперь он 20.5 секунд проигрывал Сенне и 37.5 секунд Просту. На 29-м круге дождь пошёл с новой силой, и директор гонки Жаки Икс принял решение вывесить красные флаги. На момент остановки гонки Беллоф проигрывал Сенне уже 13 секунд, а Просту — 21. На подиуме он стоял с совершенно подавленным видом — если бы гонку не остановили, немец стал бы как минимум вторым, а мог бы побороться и за победу.
Но ещё большее разочарование ожидало немца после Гран-при Детройта 1984 года. После гонки вскрылись нарушения командой технического регламента, и её пилоты были лишены всех очков, а результаты гонок пересмотрены.
Успех в тому году ждал его в Чемпионате Спорткаров. Он победил в личном зачёте и помог «Порше» получить звание лучшей заводской команды 1984 года.
В 1985-м Беллоф продолжил своё выступление в Формуле-1 за «Тиррелл». Однако слабый атмосферный движок, которым была оснащена команда, не давал немцу проявить свой талант во всей красе. Ford Cosworth проигрывал турбомоторам полторы сотни лошадиных сил, и Беллоф смог попасть в очки лишь в Португалии, где стал 6-м и на Гран-при Детройта, где показал блестящее 4-е место. Набранные им очки стали последними для легендарного, но, увы, устаревшего Ford Cosworth DFV(Y).
В середине сезона Тиррелу удалось заполучить турбомоторы Renault. Результаты улучшились, и, вероятно, с Беллофом за рулем команда могла рассчитывать на определенный прогресс, но за рулем «Тиррелл-Рено» немец успел выступить только на трёх этапах.
О Беллофе говорили, как о будущем чемпионе Формулы-1. Немецкие пилоты не побеждали в Гран-при со времён Вольфганга фон Трипса, поэтому в Германии Штефан стал настоящей звездой и новой надеждой для немцев. Надеждам этим не суждено было оправдаться — во время 1000-километрового марафона в Спа Беллоф угодил в жуткую аварию. Его Порше 956 столкнулось с Порше 962 Жаки Икса в повороте О Руж. Обе машины загорелись. Через час из медицинского центра в Спа пришла новость о смерти Беллофа, хотя его авария с самого начала не оставляла никаких шансов на выживание.
Тремя неделями ранее за рулем Порше 962 погиб другой немецкий пилот спорткаров и Формулы-1 Манфред Винкельхок. Произошедшее сподвигло инженеров «Порше» приступить к созданию более безопасных моделей.
После гонки, в которой Беллоф погиб, а ещё один пилот Формулы-1 Джонатан Палмер был серьёзно травмирован, формульные «конюшни» стали с большой неохотой отпускать своих пилотов соревноваться в других гоночных сериях. Некоторые команды официально запретили своим пилотам выступать где либо ещё кроме Формулы-1, закрепив этот пункт в их контрактах.
В интервью для журнала 911 & Porsche World бывший партнёр Беллофа Дерек Белл выразил мнение, что смерть немца была вызвана недостатком гоночной дисциплины в его стиле вождения, и вина окружавших его людей, включая персонал команды, в том, что они не позволили таланту Беллофа дозреть.