Hanns Stein nació el 17 de noviembre de 1926 en Praga, en el seno de una familia judía. Su infancia la pasó en Nyrsko, en la Selva de Bohemia. Sus dos lenguas maternas fueron el alemán (idioma de la familia por el lado del padre) y el checo (idioma de la familia de su madre). Tras la invasión de los nazis del territorio de Bohemia en 1938, Hanns Stein huyó junto a sus padres Franz y Ella y su hermano Fritz, primero a Klatovy (Klattau) en la actual República Checa, desde donde emigraron en 1939 hacia West Kirby en Inglaterra. De acuerdo con Stein, doce familiares cercanos, entre ellos sus abuelos, perecieron en campos de concentración.
El 21 de enero de 1940, la familia Stein se embarcó en el Orduña camino a Chile. En Santiago, su padre abrió una fábrica de camisas. Hanns Stein ingresó a una escuela judía y sus primeros contactos fueron con inmigrantes, mientras que su familia tenía poco contacto con chilenos. A los 14 años Stein ingresó al movimiento juvenil sionista Hashomer Hatzair, donde conoció a hijos de inmigrantes judíos rusos y polacos llegados a Chile en olas migratorias anteriores, entre ellos al compositor León Schidlowsky (*1931) y a la chilena de ascendencia rusa Choly Melnick, que sería su esposa y compañera de vida hasta el fallecimiento de Melnick el año 2018. En el contexto ideológico de Hashomer Hatzair y como preparación a una futura vida en un kibutz, Stein decidió dejar la escuela y comenzar a trabajar. Paralelo a esto, descubrió su vocación por el canto, que a la larga demostró ser incompatible con una vida de obrero. En la década de 1940 fue alumno privado de canto de dos inmigrantes de habla alemana: de Ilse Pollack, madre de la compositora Leni Alexander, y de Bronislava Lomnitz. Luego estudió con la renombrada profesora argentina Clara Oyuela, primero de forma privada y posteriormente en la Universidad de Chile, donde se tituló.
Pese a que Stein logró hacerse un nombre como cantante de música popular bajo el seudónimo de “Paul Ronin”, participando junto a la famosa orquesta radial de Roberto Inglez, desde mediados de la década de 1950 concentró sus energías en el canto lírico. Desde entonces participó frecuentemente como intérprete en conciertos de lied organizados, entre otros espacios, en el Instituto Chileno-Alemán de Cultura, que en la década de 1960 se fusionaría con la sede chilena del Instituto Goethe. En este período, Stein estrenó ciclos de lied del inmigrante alemán Hans Helfritz (China klagt para canto y piano 1950; Lieder der Neger para canto y arpa 1957) y de Schidlowsky (La noche de cristal para tenor y orquesta, 1962). Durante la década de 1960 y como parte de las iniciativas del Instituto de Extensión Musical de la Universidad de Chile, Stein realizó giras de conciertos en diversas ciudades, desde Arica a Cerro Sombrero en Tierra del Fuego. En estas giras lo acompañaron diferentes pianistas, como Galvarino Mendoza, Jorge Lechner, Carla Hübner, Hilda Cabezas y otros. En 1962 organizó también una gira por el norte de Chile con la ópera de cámara de W.A. Mozart Bastien und Bastienne, la que recibió el auspicio de las Fuerzas Aéreas de Chile.
A través de sus intensas actividades musicales Hanns Stein se integró en la sociedad chilena más allá del círculo de los inmigrantes de su juventud, lo que amplió también el espectro de sus intereses políticos. Así, en 1958 ingresó al Partido Comunista de Chile, coincidiendo en su militancia con diversos músicos y compositores chilenos, entre ellos los compositores Gustavo Becerra-Schmidt (1925–2010), Fernando García (*1930) y Sergio Ortega (1938–2003), y el violinista y director Agustín Cullell (1928–2017), que había llegado a Chile al exilio en el marco de la Guerra Civil España. Durante la década de 1960 Stein descubrió en el Instituto Cultural de la República Democrática Alemana (RDA) las canciones políticamente comprometidas del compositor alemán Hanns Eisler, las cuales – especialmente sus musicalizaciones de textos de Bertold Brecht – causaron un gran impacto en Stein y pasaron a ser parte de su repertorio habitual. En 1971 grabó junto al compositor y pianista Cirilo Vila (1937–2015) el disco Eisler – Brecht: Canciones. Dentro de su interés por la música socialmente comprometida, destaca también su interpretación de las canciones de Paul Dessau y Kurt Weill. En cuanto a la música compuesta en Chile, desde mediados de la década de 1960 diversos compositores de una orientación de izquierda le dedicaron obras musicales. Ejemplo de esto son las canciones doctas de García, „Tres canciones para una bandera“; Becerra, „No me lo pidan“ y Eduardo Maturana, „Por la justicia y la paz“, estrenadas por Stein en 1965. En estas canciones de contenidos políticamente comprometidos, la influencia del propio Stein como intérprete se hace evidente, ya que los compositores chilenos utilizan en ellas elementos tales como la atonalidad libre, la dodecafonía y el Sprechgesang, los que pueden asociarse al lied alemán difundido por el mismo Stein en Chile.
En 1966 Stein recibió una beca para perfeccionarse en el Conservatorio de Praga. Stein, su esposa Choly y sus hijos Viera, Karla y Paul vivieron en Praga entre 1966 y 1968. Durante su estadía, Stein estudió canto con Jaroslav Horáček y repertorio con el correpetidor Jiří Ruml, terminando sus estudios con distinción. La estadía en su ciudad natal fue influyente para su identificación con la cultura checa y desde entonces incorporó obras checas a su repertorio. En Praga la familia vivió por primera vez en un país socialista y los sucesos de la Primavera de Praga llevaron a Stein y su esposa a cuestionar críticamente el rol del Partido Comunista local. Stein también asistió a clases con Norman Platt en Londres y con Hans-Joachim Rotzsch en Leipzig. Con este último estudió los roles de tenor de J. S. Bach. Gracias a este contacto, Rotzsch viajaría a Chile a realizar cursos y conciertos. Durante la estadía en Praga, Stein ofreció conciertos en Praga y en la RDA, en los que presentó lieder europeos, pero también de los compositores chilenos Becerra-Schmidt, García, Maturana y Ortega.
En 1968 Stein fue nombrado profesor de canto en la Universidad de Chile. En 1970 participó en la creación de la Ópera Nacional Chilena en la misma universidad. Tras el golpe militar del 11 de septiembre de 1973, Stein y su esposa, que se desempeñaba como jefa de redacción en la Radio de la Universidad de Chile, fueron despedidos de la universidad, por ser ambos militantes comunistas. La familia aceptó una invitación de la RDA y se exilió en Berlín Oriental. En su salida del país recibieron la ayuda del pianista Galvarino Mendoza, hermano del miembro de la junta militar César Mendoza, quien posibilitó una salida a través de Argentina. En Berlín Oriental Stein fue desde 1974 profesor del prestigioso Conservatorio Superior de Música “Hanns Eisler”, mientras que Melnick trabajó como periodista en la Radio Berlin International y en otros medios internacionales. Sus hijos Karla y Paul los acompañaron en el exilio, mientras que Viera vivió primero en Buenos Aires y luego en Francia. Hasta 1980, Stein ofreció conciertos en la RDA, en Alemania Federal, Austria, la República Checa, Holanda y España, y participó de grabaciones para la Radio de Hessen, la Radio DDR Berlin y otras (algunas de estas grabaciones se documentan en el CD doble de SVR Producciones 2017). El chileno Jorge Marianov lo acompañó frecuentemente en sus conciertos, en los que interpretó canciones de Eisler, de compositores chilenos, y también de autores checos tales como Dvorak, Smetana y Martinů. Junto al laudista checo Jiří Tichota realizó conciertos con música renacentista española, inglesa y checa. También sumó a su repertorio canciones de Víctor Jara. En Alemania, Stein retomó el contacto con el compositor Juan Allende-Blin, nacido en Chile pero radicado desde 1957 en este país junto a su compañero, el organista y compositor Gerd Zacher. Stein participó en estrenos de las obras de Allende-Blin Erinnerung an… para canto y piano (Berlín 1977), Des Landes verwiesen para mezzosoprano, tenor, dos actores y orquesta (Berliner Festwochen 1978) y las obras para tenor y ensamble de cámara Fünf jiddische Lieder aus dem Ghetto (Hamburgo 1980) y Testament (Colonia 1982). Si bien tanto Stein como su esposa mantuvieron una actitud políticamente comprometida en la RDA, que llevó a Stein a ser distinguido como “Activista del trabajo social” en este país en 1974, ambos tuvieron desavenencias con el Partido Comunista Chileno en el exilio, lo que los llevó a renunciar a la militancia.
En 1980, la familia decidió regresar a Chile, luego de que los hijos Paul y Karla terminaron respectivamente sus estudios universitarios y escolares. Durante la década de 1980, el Goethe-Institut Santiago constituyó uno de los pocos espacios en los que Stein pudo desplegar su actividad como intérprete. En el marco de la dictadura, en 1981 Cirilo Vila fue amenazado con su expulsión de la Universidad de Chile por acompañar a Stein en un concierto en dicho instituto. En sus conciertos en el Goethe-Institut Santiago, Stein se centró en el lied alemán y checo y los lieder políticamente comprometidos de Eisler y Weill. También realizó durante esta década conciertos en Europa. En 1982 se publicó en Berlín su traducción al español del libro de Wolfram Seidner y Jürgen Wendler Die Sängerstimme (La voz del cantante). En 1990, tras el retorno de la democracia, Stein recuperó su puesto como profesor en la Universidad de Chile, donde continúa ejerciendo. Su último concierto lo cantó en 1994, para pasar a concentrarse exclusivamente en la docencia. Entre sus numerosos alumnos se encuentran Javier Arrey, Rodrigo del Pozo y Víctor Alarcón.
En el siglo XXI, Stein ha recibido diversas distinciones por su trayectoria. El 2014 fue nombrado miembro honorario de la Academia Chilena de Bellas Artes. El 2016 recibió la distinción Gratias Agit del Ministerio de Relaciones Exteriores de la República Checa, a lo que se sumó el Premio a la Música Nacional Presidente de la República el 2018. Ese mismo año, la escuela artística de la ciudad de su infancia, Nyrsko, decidió llevar su nombre, en honor a su trayectoria internacional. Stein falleció el 26 de julio de 2024 en Santiago de Chile.