Отец Флорин имел пятерых детей от Розетты Уолтер, но покинул семью и уехал в Австралию. Флорин выросла между Нью-Йорком и Европой в богатой матриархальной семье - она и её сёстры Кэролайн (Кэрри) и Генриетта (Этти) решили не выходить замуж и жили со своей матерью до её смерти.

Флорин проявила художественный талант ещё в детстве. В 1881 по 1886 год она посещала Штутгартский Призерский институт, школу-интернат для девочек. С 1887 по 1889 год семья Стетхаймер жила в Берлине , где Флорин брала частные уроки рисования. В 1892-м она поступила на четырёхлетнюю программу в Лигу студентов-художников в Нью-Йорке - школу, созданную по образцу частных художественных школ Парижа.

Стетхаймер разработала женственный, театральный стиль живописи, изображая своих друзей, семью и события в Нью-Йорке. Она создала первый феминистский автопортрет в обнажённом виде и картины, затрагивающие спорные вопросы расы и сексуальности. Она и её сестры держали салон, который привлекал представителей художественного авангарда.

В середине 1930-х годов Стетхаймер создала сценографию и костюмы для авангардной оперы Гертруды Стайн и Вирджила Томсона "Четыре святых в трёх действиях". Она наиболее известна своими четырьмя монументальными работами, иллюстрирующими то, что она считала "соборами" Нью-Йорка: Бродвей, Уолл-стрит, Пятую авеню и три крупнейших художественных музея Нью-Йорка. Над картиной "Соборы искусства" она продолжала работать за нескольких недель до своей смерти от рака. Картина осталась незавершённой. Все четыре картины выставлены в Метрополитен-музее.

При жизни Стетхаймер выставляла свои картины на более чем 40 музейных выставках и салонах в Нью-Йорке и Париже. После её смерти её друг Марсель Дюшан организовал ретроспективную выставку её работ в Музее современного искусства (1946). Это была первая ретроспективная выставка работ женщины-художницы в музее. После её смерти картины Стетхаймер были переданы в дар музеям по всей территории Соединенных Штатов. Помимо многочисленных картин, костюмов и декораций, Стетхаймер создавала рамы на заказ для своих картин и соответствующую мебель, а также писала юмористические, часто едкие стихи. Книга её стихов "Хрустальные цветы" была опубликована её сестрой Этти в 1949 году.

Имя Флорин - французского происхождения, означает "цветок, цветение". Фамилия Штетхаймер имеет немецко-еврейское происхождение и, вероятно, происходит от слов Stettmeier или Stetter, которые обозначают управляющего каким-либо местом или человека из конкретного города.