Z Warszawą związał się w dwudziestym dziewiątym roku życia i pozostał jej prawdziwie wierny, mimo wielu dobrowolnych lub przymusowych nieobecności, współtworząc stołeczne środowisko historyków, w którym nie brakowało innych wybitnych indywidualności. Urodził się zaś 10 września 1876 roku i wykształcił we Lwowie. Tam, jak opowiadał, nad jego kołyską pochylała się Augustowa Bielowska, wdowa po fundatorze Pomników dziejowych Polski, kontynuowanych pod kopułą Ossolineum przez jego ojca, znakomitego erudytę i światłego obywatela. Oboje rodzice pochodzili z drobnej szlachty pomorskiej, on – Wojciech de Winkler-Kętrzyński, ona – Wincentyna de Rautenberg-Klińska. Przypomnieli sobie swą polskość dość późno, za to bardzo mocno. „Pruski kadet Adalbert von Winkler zostawszy Wojciechem Kętrzyńskim – pisał przyjaciel syna, Witold Kamieniecki – zaprzestał pisać sentymentalne wierszyki niemieckie, natomiast wszedł do rzędu najpoważniejszych historyków polskich XIX wieku”. Synowi przekazał, obok cech charakteru, takich jak wytrwały upór, zdyscyplinowanie, także kult warsztatu, zwłaszcza zaś mediewistycznego, i nader głęboką nutę patriotyczną w każdym wyborze życiowym.

Umysłowość młodego Stanisława Kętrzyńskiego ukształtowało jednak bodaj więcej otoczenie niż dom rodzinny. Koledzy i przyjaciele szkolni i uniwersyteccy pokazali mu uroki życia towarzyskiego, które cenił sobie odtąd zawsze wysoko, a także swoisty styl zachowania, w którym cenę miały wytworność w obejściu, elegancja w ubiorze, umiejętność riposty, poczucie humoru i szerokość zainteresowań kulturalnych. Dyletantyzmowi postawił jednak sam od razu zaporę, nabywając szybko i gruntownie wysokie kwalifikacje w zawodzie badacza historii.

Dwa seminaria lwowskie, na które uczęszczał, jedno Ludwika Finkla i drugie Tadeusza Wojciechowskiego, były jakby dwiema stronami wykuwanego wówczas rzetelnego modelu uczoności i pisarstwa historycznego.

Współodnowiciel metodyki krytycznej i świetny pedagog uniwersytecki, Ludwik Finkel, pilnował wśród uczniów rygorów scjentyzmu przenoszonego przez jego pokolenie na grunt historiograficzny. Na tym seminarium debiutował Stanisław Kętrzyński rozprawą o Gallu Anonimie, mając lat dwadzieścia dwa; rok później ogłoszono mu ją w czcigodnych „Rozprawach Wydziału Historyczno-Filozoficznego Akademii Umiejętności” w Krakowie. Jednocześnie, wraz z mistrzem, wydał podręczne wydanie tekstu kroniki, które długo służyło historykom.

Drugie seminarium, mało przystępnego nauczyciela akademickiego Tadeusza Wojciechowskiego, nęciło niewielu, ale na tych, którzy na nie się zapisywali, rzucało czar intuicyjnej kombinatoryki hipotez i domysłów z późnoromantycznym rodowodem ideowym i widokami na rychłe jego odrodzenie pod neoromantycznym piórem dwóch kolegów i przyjaciół uniwersyteckich Kętrzyńskiego – Maksymiliana Gumplowicza i Stanisława Zakrzewskiego.

Stanisław Kętrzyński nie będzie odtąd stronił od śmiałych konstrukcji myślowych, budowanych z kronikarskich okruchów. Rozwinie je zwłaszcza w ostatnim okresie swojej twórczości. Patrzył na nie jednak nie bez autokrytycznego sceptycyzmu jako na swoistą walkę hipotez na drodze do prawdy obiektywnie istniejącej, choć mozolnie osiągalnej. Lubił zarówno owe pomysły, jak też samą erudycję, jako podwójny sprawdzian warsztatowy, którego opanowywanie przynosi historykowi satysfakcję intelektualną wysokiej próby. Jednocześnie przyjmował najchętniej wskazania racjonalizmu filozoficznego i metodologicznego, szczególnie w swoim okresie warszawskim, co chroniło go od różnych idei motorycznych w procesie dziejowym, na czele z nacjonalizmem i kultem herosów, ale też nie zachęcało do programowej historii społecznej. Pozostał historykiem państwa, jego polityki i instytucji, a także mistrzem i sługą warsztatu historiograficznego.

Studia zakończył doktoratem nie lwowskim, lecz krakowskim, idąc na rok do seminarium mocarza szkoły krakowskiej, Stanisława Smolki, który mu przyjął i wydrukował w tychże „Rozprawach” dysertację o Kazimierzu Odnowicielu, dobry przykład krytyki źródeł, raczej ostrożnej ich interpretacji i wcale trwałej konstrukcji wykładu. Ale w Krakowie istotny wpływ wywarł nań nie tyle Smolka, ile Stanisław Krzyżanowski, szermierz doskonalenia u nas nauk pomocniczych mediewistyki, a w szczególności dyplomatyki, badacz wytrawny i uzdolniony kierownik seminarium.

Pobyty za granicą rozpoczął najpierw w Rzymie dwuletnim uczestnictwem w ekspedycji rzymskiej Akademii Umiejętności, gdzie został wprzęgnięty w wysoce kształcącą zespołową kwerendę poloników, potem kontynuowaną za paru nawrotami w Monachium, Paryżu i znów w Rzymie. Te lata wędrowne przyniosły mu oczytanie porównawcze i obycie archiwalne, sprawność parojęzyczną, a także znajomość metod nauczania w École des Chartes w Paryżu i Scuola di Paleografia w Rzymie. Pędził skromne życie stypendysty w niełatwej czasem sytuacji finansowej, z której raz ratował się wysyłając z paryskiego hoteliku depeszę do ojca po łacinie, żeby mu wstydu za syna nie robić: mitte mihi centum coronas telegraphice. Znajdował czas na kontakty towarzyskie i odwiedziny muzealne, a nade wszystko na intensywne badania. Owocem stała się seria studiów nad wczesną historią Polski, w której zajmował się rewizją źródłoznawczą spraw otwartych, a choć przyczynkowych, to istotnych dla kilku problemów dużego znaczenia. W latach 1902–1905 wyszły więc prace o rzekomej wyprawie Władysława Hermana na Szczecin, o paliuszu biskupów polskich w XI wieku, o zaginionym żywocie św. Wojciecha, o opacie Astryku-Astanazym i stosunkach polsko-burgundzkich około roku 1000.

Po krótkim pobycie w Archiwum miasta Krakowa przyjął w 1905 roku propozycję, aby objąć Bibliotekę Ordynacji Krasińskich, której dyrekcję miał sprawować lat sześć, wchodząc do kręgu starszych i rówieśnych sobie humanistów warszawskich. Ciesząc się zaufaniem dwu światłych mecenasów, Adama, a potem Edwarda Krasińskich, włożył wiele inwencji, aby z tradycyjnego księgozbioru przy obecnej ulicy Traugutta urządzić dużej doniosłości naukową bibliotekę, dla której rozpoczęty już za dyrekcji Ignacego T. Baranowskiego, w 1912 roku, gmach na Okólniku miał stworzyć nowoczesną ramę.

W gabinecie dyrektorskim Kętrzyńskiego spotykali się Szymon Askenazy, Jan Kochanowski, Jan Kucharzewski, Ignacy T. Baranowski, Marceli Handelsman, Witold Kamieniecki, August Zaleski na rozmowy uczone, swobodne i polityczne. Powstały z tego kręgu Towarzystwo Miłośników Historii i „Przegląd Historyczny”, i odpowiedni wydział Towarzystwa Naukowego Warszawskiego. Gospodarz tych spotkań i bibliotekarz nie zaniedbywał własnej mediewistyki, biorąc udział w dyskusji co do zasięgu ustrojowego odrodzonego Królestwa na przełomie XIII i XIV wieku, broniąc tezy o wielkopolskim charakterze monarchii Przemyśla II. Zajął się też zapisem Kazimierza Wielkiego dla Kaźka, księcia słupskiego, istotnym dla rozumienia addycyjnej poniekąd istoty ówczesnego państwa, co rychło spotkało się ze sprzeciwem Oswalda Balzera, ale po przeszło półwieczu znajduje znów zwolenników. Przygotowywał się do dużego przedsięwzięcia z zakresu głównie dyplomatyki. Miała nim być sugerowana przez Stanisława Krzyżanowskiego monografia kancelarii Kazimierza Wielkiego, oparta na studiach w wielu zbiorach krajowych i zagranicznych. Rozpoczął te nowe badania dłuższym wyjazdem wraz z żoną Kamillą z Ostrowskich w 1911 roku na parę lat znów do Rzymu. Małżeństwo zapewniło mu niezależność finansową; tą drogą wszedł do środowiska oświeconej wielkiej burżuazji i ziemiaństwa. Rękopiśmienne wspomnienia Kamilli Kętrzyńskiej o umuzykalnionym domu jej dziada Ludwika Grossmanna na rogu Mazowieckiej i Traugutta odtwarzają kulturę tego kręgu. Studia rzymskie, częściowo także na rzecz Akademii Umiejętności i jej materiałów archiwalnych, pogłębiły znajomość ówczesnych badań nad dokumentem średniowiecznym, pokazały Kętrzyńskiemu jego wagę nie tylko jako źródłowego przekazu, ale i jako świadectwa funkcjonowania instytucji. Jednak po latach wspomni, że przyjęta za tymi obcymi wzorami metoda okazała się zbyt pracochłonna, aby zapewnić wyniki. Zebrane materiały posłużyły do innych prac, pośród których rzecz o elementach chronologicznych kancelarii Kazimierza Wielkiego (1913) posłużyła jako podstawa habilitacji w Uniwersytecie Jagiellońskim.

Pierwsza wojna zastała oboje Kętrzyńskich w Warszawie; przymusowo ewakuowani, z racji obywatelstwa austriackiego męża, spędzili parę lat u rodziny żony pod Charkowem. Zabrawszy ze sobą pokaźny zbiór kodeksów dyplomatycznych – w pięknych, rzymskich pergaminowych oprawach – Stanisław Kętrzyński przeorał wtedy obszar polskiego dokumentu XIII wieku. Przydało mu się to po powrocie przez Piotrogród, w lutym 1918 roku, do Warszawy, gdy zlecono mu wykłady z dyplomatyki i archiwistyki na Uniwersytecie Warszawskim jako docentowi tytularnemu. Od roku 1920 był w nim profesorem nadzwyczajnym. Krótko (1919/1920) kierował Archiwum Głównym Akt Dawnych.

Zaraz potem wszedł do Ministerstwa Spraw Zagranicznych. Zbliżył się do polityki już wcześniej, w czasie swego pobytu w Rosji; w grudniu 1917 roku przybył, w drodze do kraju, do Sztokholmu na spotkanie konserwatystów ze Stronnictwa Narodowo-Zachowawczego. Od 1919 roku pisywał do „Przeglądu Dyplomatycznego”, żywo interesując się sytuacją międzynarodową odradzającego się państwa. W latach 1922–1923 prowadził dyrekcję polityczną Ministerstwa Spraw Zagranicznych, węzłowy w nim wówczas departament. Stał blisko Aleksandra Skrzyńskiego i Konstantego Skirmunta; po wyborze Gabriela Narutowicza wypadło mu krótko sprawować kierownictwo resortu. Związany z grupą liberalnych intelektualistów – sam z odcieniem zachowawczym – popierających rządy centrowe, nie mógł pogodzić się z objęciem jesienią 1923 roku ministerstwa przez Romana Dmowskiego i opuścił swoje kluczowe stanowisko. W końcu 1924 roku otrzymał nominację na ministra pełnomocnego i posła nadzwyczajnego w Moskwie. Przebył tam dwa lata pełne napięć, nie bez sukcesów w negocjacjach, w których wysoko sobie cenił talenty Georgija W. Cziczerina. Odwołany w grudniu 1926 roku, został przeniesiony do Hagi, gdzie przebył spokojne cztery lata.

Jako polityk i dyplomata pozostawił pewną liczbę starannych, choć nieczęstych instrukcji, a potem raportów cenionych przez ówczesnych jego kolegów. Opuszczał Hagę i służbę dyplomatyczną w 1931 roku za sprawą ówczesnego wiceministra Józefa Becka, za czym stała rosnąca do niego niechęć rządzącego obozu. Polityką po powrocie prawie się nie zajmował, choć grono przyjaciół zachęcało go do próby tworzenia z Antonim Wieniawskim i Henrykiem Strasburgerem ugrupowania konserwatywno-liberalnego. Pomawiany o wolnomularstwo, także w ostatnim opracowaniu jego dziejów międzywojennych, w niezachowanych swoich pamiętnikach temu zaprzeczał; były to zapewne związki przyjaciół politycznych, zadzierzgnięte w początku lat dwudziestych, rychło rozluźnione bez śladu.

Pracę w Ministerstwie Spraw Zagranicznych łączył do 1925 roku z wykładami uniwersyteckimi. Pisał w przytoczonych pamiętnikach, że dzień zaczynał o ósmej rano od wykładu, a potem wypełniał swój rozkład zajęć polityką i urzędem z rozlicznymi obowiązkami reprezentacyjnymi i towarzyskimi. Jego ówczesne seminarium dobrze wspominali uczestnicy (m.in. Jadwiga Karwasińska, Wanda Moszczeńska, Adam Wolff). Do pracy badawczej powrócił na placówkach dyplomatycznych, zwłaszcza w Hadze. Ogłaszał rozprawy i artykuły z dyplomatyki, sfragistyki i genealogii. W roku 1932 rozpoczął w Uniwersytecie Warszawskim ponownie wykłady, a w 1934 roku objął jako profesor zwyczajny katedrę historii średniowiecznej Polski wraz z naukami pomocniczymi historii. Seminarium nie było liczne, poświęcał je głównie dyplomatyce i dziejom XIII i XIV wieku. W wykładach zajmował się Polską X i XI wieku. Jednocześnie nadał żywsze tempo swoim publikacjom naukowym.

Jako rezultat wieloletniej pracy badawczej, łączonej z dyplomacją, wyszedł w roku 1934 tom pierwszy, z dwu zamierzonych, Zarysu nauki o dokumencie polskim wieków średnich, materiał do drugiego zniszczył pocisk niemiecki w czasie wrześniowego oblężenia stolicy w 1939 roku. Dzieło niezastąpione, mimo kolejnych syntez podręcznikowych i studiów szczegółowych, stało się tekstem klasycznym, także ze względu na jasny wykład, oparty na wielostronnych badaniach analitycznych ogromnego materiału i umiejętnej jego interpretacji. Publikował też studia genealogiczne o Piastach i Doliwitach, wziął udział w zespole historyków polskich odpowiadających na niemiecki tom Deutschland und Polen (1934). Napisał syntetyczny rozdział dziejów średniowiecznych do The Cambridge History of Poland, ogłoszony po latach, już po jego zgonie. Zajmował się z upodobaniem mało dotąd znanym tzw. kodeksem Gertrudy, córki Mieszka II, przechowywanym w Cividale, dokąd jeździł na autopsję rękopisu; skromna część tych dociekań znalazła się w podyktowanym przezeń biogramie Gertrudy w Polskim Słowniku Biograficznym.

Lata trzydzieste przeżywał nader intensywnie jako profesor i badacz, jako członek towarzystw naukowych, jako współredaktor – od 1918 roku – wraz z Marcelim Handelsmanem, „Przeglądu Historycznego”, któremu teraz zaczął poświęcać sporo uwagi, podobnie jak sprawom Polskiego Towarzystwa Historycznego i Towarzystwa Miłośników Historii. Jego łagodny a mocny autorytet w środowisku płynął z pozycji naukowej i wytrawnej znajomości życia politycznego i społecznego, z taktu i stanowczości, a także z wielkiego uroku towarzyskiego. Codzienny stolik profesorski w kawiarni Lourse’a w Hotelu Europejskim, dokąd przychodzili Stefan Czarnowski, Marceli Handelsman, Jan Stanisław Bystroń, Stanisław Wędkiewicz, czasem Stanisław Arnold, Kazimierz Michałowski, Tadeusz Manteuffel i cotygodniowy brydż z przyjaciółmi w rodzinnym mieszkaniu na Mazowieckiej, a potem już krótko na Moniuszki, były ramami jego niezbyt rozległych, ale dobieranych nader starannie kontaktów.

Wojna zachwiała tę równowagę profesorskiego życia, ujawniając w tym wytwornym starszym panu twardą wolę walki o przetrwanie, ocalenie, o fundamenty rozwoju kultury narodowej. Jako prezes Towarzystwa Miłośników Historii przeniósł już zimą 1939/1940 roku jego zebrania w formie konspiracyjnej do swego, następnego po zniszczeniu, mieszkania na Tamce i odbywał je bardzo regularnie co miesiąc, dbając o poziom referatów, gromadząc na nich kilkunastoosobową grupkę starszych i młodszych historyków. Już od późnego lata 1939 roku sprawował zleconą mu przez Edwarda Krasińskiego, który miał po roku zginąć w Dachau, opiekę nad biblioteką ordynacji; zabezpieczył uszkodzony we wrześniu gmach, wprowadził paru wybitnych wolontariuszy z Marianem Łodyńskim na czele do prac bibliotecznych; działał tam rozważnie, godnie i skutecznie aż do usunięcia tej ekipy przez okupanta w końcu maja 1941 roku.

Późną jesienią 1939 bezzwłocznie wznowił też swoje seminarium magisterskie, przyjmował zaległe egzaminy, kierował paru pracami doktorskimi, uczestniczył w naradach władz Uniwersytetu Warszawskiego, współpracując z kierownikiem studium historycznego, Tadeuszem Manteufflem. Zajęcia swoje nadal prowadził we własnym mieszkaniu, choć w 1942 roku wystąpiło krótkie, nagłe jego zagrożenie. W trudnych warunkach okupacyjnych podjął nowe duże przedsięwzięcie pisarskie, Studia XI wieku, z których wiele napisał. Powstały też wspomnienia, świetny dokument własnego życia i środowiska, wraz z alfabetycznym dodatkiem znakomitych anegdot o współczesnych – od Szymona Askenazego do Stanisława Zakrzewskiego. Rękopisy te spłonęły w powstaniu w magazynach Archiwum Głównego. Bibliotekę skonfiskowało gestapo, jakieś szczątki po dziesięcioleciach wróciły do Warszawy z Czechosłowacji. Dnia 14 listopada 1943 roku został wraz z żoną aresztowany przy poszukiwaniu przez gestapo syna Wojciecha. Nazwisko Stanisława Kętrzyńskiego znalazło się niebawem na rozplakatowanym czerwonym arkuszu z listą skazanych na śmierć. Uratowały go gwałtowne interwencje zarówno obce, węgierskie i włoskie, jak krajowe.

Rozpoczęło się życie sześćdziesięciosiedmioletniego, schorowanego od paru lat więźnia, najpierw i dość długo w Warszawie. „W ciągu czterech i pół miesiąca pobytu na Pawiaku – zapisał we fragmentarycznej notatce – około 30 chorych z naszej celi wydobyto na rozstrzelanie, na tzw. rozwał”. Potem w Krakowie, w więzieniu u św. Michała, wreszcie w Oświęcimiu. Żona, po pobycie na Pawiaku osadzona w Ravensbrück, przeżyła obóz. W Oświęcimiu Stanisław Kętrzyński znalazł się dzięki organizacji więźniarskiej w szpitalu razem z Xawerym Dunikowskim, który mu tam wykonał dwa przejmujące portrety ołówkowe. Przetrzymał obóz, mimo kruchości organizmu, w stałym zagrożeniu mordem, nie stroniąc od wykładów dla współwięźniów na pryczach izby chorych, mobilizując ich i własne siły psychiczne: „powtarzałem zresztą wielokrotnie – w tej samej czytamy notatce – że i naturalną śmiercią nie umrę na złość Niemcom i gestapo. Umrę na swobodzie, jako wolny człowiek”.

Po wyzwoleniu osiadł najpierw w Krakowie, gdzie już na wiosnę 1945 roku miał swój pierwszy referat w Polskiej Akademii Umiejętności i rozpoczął zajęcia uniwersyteckie, prowadzone też w roku akademickim 1945/1946. Przeniósł się potem do Warszawy, dokąd przez Szwecję przybyła żona. Przystąpił do działań badawczych, uniwersyteckich i organizacyjnych. Kontynuował z uporem odtwarzanie Studiów XI wieku, z których parę zdołał ogłosić sam drukiem, a pośmiertnie udało się wydać – wraz z przedrukiem i ineditami – łączny ich okazały tom pt. Polska X-XI w. (1961). Doprowadził w ciągu 1946/1947 roku do habilitacji swoich uczniów, których przedtem dzielił z Marcelim Handelsmanem i Janem Kochanowskim, a mianowicie Adama Wolffa, Jadwigi Karwasińskiej i Aleksandra Gieysztora. Wspomagał starania Tadeusza Manteuffla i innych o odnowienie życia naukowego w stolicy. Pisał memoriały i referaty o losach nauki historycznej i sposobach jej odbudowy. Zajmował się oceną strat poniesionych przez kulturę polską. „Jeśli wolno być pesymistą – pisał – twierdząc, że kataklizm ten cofa nasz rozwój i że życie nasze nie podąży tak szybko naprzód, jak to było dotychczas, to jednak zrobimy z naszej strony wszystko możliwe, by uratować nasze wartości, nasze wartości narodowe, nasze ja historyczne, przekazane nam przez pokolenia. W kierunku odrobienia szkód winien pracować ogół ludzi, na których opiera się kultura narodowa polska. My, historycy polscy, mamy obowiązek pamiętać o odcinku historycznym, bardzo dużym i odpowiedzialnym”. Rzucił ponownie, sformułowaną po raz pierwszy w 1938 roku, myśl stworzenia „Biblioteki historyka polskiego”, opartą na fotomechanicznych przedrukach źródeł i klasyków historiografii i na zestawie pomocy bibliograficznych i genealogicznych, spisów urzędniczych i innych do szybkiego, nawet niedoskonałego w pierwszym wydaniu opracowania. Na niepełne zresztą urzeczywistnienie myśli tych, rzucanych w 1946 roku, trzeba było czekać długie dziesięciolecia.

Od połowy 1947 roku wystąpiły poobozowe zaburzenia naczyniowe, którym nie zapobiegła z trudem zorganizowana i mało skuteczna kuracja w Szwajcarii. Powrócił z niej już tylko do pracy pisarskiej nad swymi Studiami XI wieku. Bardzo ciężko schorowany obchodził 17 lutego 1948 roku pięćdziesięciolecie swej pracy badawczej w Instytucie Historycznym UW; otrzymał sobie dedykowany okazały tom (XXXVII) „Przeglądu Historycznego”. W odpowiedzi na głosy uczniów jubilat stwierdził swoją wierność nauce mimo różnych kolei życia bogatego w pracę i cierpienia. Ten „honor nauki polskiej”, jak mówił o nim Tadeusz Manteuffel na jubileuszu-pożegnaniu, dogasał powoli i w męce, aby odejść 26 maja 1950 roku.