Народився 9 лютого 1956 р. у с. Богданівка Знам’янського району Кіровоградської області. Першу вищу освіту здобув в Українській сільськогосподарській академії, де протягом 1973–1978 рр. навчався на факультеті механізації сільського господарства. У студентські роки активно займався науковою діяльністю, проектував автомобільну безступінчасту коробку передач та розрахував новий тип збирального агрегату бурякокомбайну. Крім того, протягом усього періоду навчання активно займався спортом, вільною боротьбою, став кандидатом у майстри спорту.
У 1978 р., після закінчення академії з відзнакою, отримав кваліфікацію інженера-механіка, а в 1980 р. — інженера-педагога. У 1991 р. здобув ще одну вищу освіту — політолога, після закінчення Одеського інституту політології та соціології.
Трудову діяльність С. М. Ніколаєнко розпочав із посади викладача дисципліни «Сільськогосподарські машини» Кіровоградського сільськогосподарського технікуму. З 1980 р. більше ніж 20 років його життя пов’язане з Херсонщиною. Спочатку викладав дисципліну «Механізація тваринництва» у Каховському радгоспі-технікумі. Згодом працював секретарем Каховського міськкому комсомолу, директором Красноперекопського професійно-технічного училища, завідувачем сектору вищої школи відділу науки і навчальних закладів Херсонського обкому партії та головою Ради народних депутатів Нижньосірогозького району. У 1991–1994 рр. був заступником начальника Херсонського обласного управління освіти та старшим викладачем, а згодом — доцентом кафедри механізації сільського господарства Херсонського педагогічного інституту.
Відомий громадський і політичний діяч. З 1994 р. — народний депутат України ІІ скликання від Херсонщини, секретар Комітету з питань науки та народної освіти, член фракції Соціалістичної та Селянської партій України. З 1998 р. — народний депутат України ІІІ скликання, уповноважений представник фракції Соціалістичної і Селянської партій України («Лівий центр»), секретар Комітету з питань науки і освіти. З 2002 р. — народний депутат України IV скликання від Соціалістичної партії України, голова Комітету з питань науки і освіти. Створив у 1995 р. та очолював кілька років Всеукраїнську асоціацію працівників професійної освіти.
З 2005 р. — голова Громадської ради освітян і науковців України, був автором програми «Сім кроків по виведенню освіти України з кризи».
З ініціативи С. М. Ніколаєнка стало можливим відновлення обов’язкової середньої освіти в Україні в 1996 р. Він працював у Конституційній комісії, підготував текст ст. 53 Конституції України про безкоштовну і обов’язкову середню освіту, доступність вищої освіти. Ініціював Закони України «Про вищу освіту», «Про наукову та науково-технічну діяльність», «Про професійно-технічну освіту» (1998), забезпечивши, таким чином, інтеграцію української вищої школи до європейського освітнього простору, збереження системи підготовки робітництва від руйнування. Також з його ініціативи було введено положення до статті 24 Закону України «Про наукову і науково-технічну діяльність» — «Пенсійне забезпечення та соціальний захист наукового працівника». За його активною участю парламентом були затверджені практично всі законодавчі ініціативи щодо соціальної підтримки вчителя і вченого.
Серед ініціатив Станіслава Миколайовича: запровадження звання «народний вчитель», державних премій в освіті, підйомних молодим сільським вчителям, повернення освітянам 5 млрд грн боргів згідно зі ст. 57 Закону «Про освіту», збільшення частки безкоштовної освіти у вишах, розвиток студентського самоврядування, захист інтелектуальної власності, підтримка молодих учених тощо. За період роботи міністром державне замовлення до університетів зросло зі 111 тис. осіб у 2004 р. до 150 тис. осіб у 2007 р. Значно зміцнилася матеріально-технічна база освіти.
За всі часи незалежності ніколи не було такої уваги до освіти і науки, як за міністра С. М. Ніколаєнка. За три роки його діяльності витрати на освіту зросли з 3,9 до 7,2% від ВВП, що було найкращим показником у Європі на той період. За три роки всі школи, училища, технікуми в Україні були оснащені комп’ютерними класами, почалися поставки навчального обладнання до класів хімії, біології, фізики та ін.
Станіслав Миколайович створив міжнародну мережу з 250 шкіл для навчання українців за кордоном. У 2005 р. він оприлюднив ідею заснування Всеукраїнської студентської ради при Міністерстві освіти і науки України як консультативно-дорадчого органу з питань студентського самоврядування. У 2007 р. створено державну програму упорядкування студентських гуртожитків «Студентський та учнівський гуртожиток». Приєднання до Болонського процесу, визнання в Європі української вищої освіти також пов’язане з іменем С. М. Ніколаєнка. Саме він у 2005 р. у Норвегії поставив підпис під цим документом. Окрім того, під керівництвом Станіслава Миколайовича були ініційовані нові державні програми в освіті та науці: по роботі з обдарованою молоддю, «Шкільний автобус», «Наука в університетах», «Оновлення 300 шкіл України», «Школа майбутнього» тощо. С. М. Ніколаєнко зарекомендував себе як талановитий організатор наукової справи; фінансування науки при його врядуванні досягло 1,18% ВВП, що в п’ять разів вище, ніж тепер. Йому довелося неодноразово відстоювати інтереси України в Організації Об’єднаних Націй та Раді Європи.
З 2008 р. він працював професором кафедри вищої освіти та права Університету менеджменту освіти Національної академії педагогічних наук України.
Є автором і співавтором понад 120 наукових публікацій і 14 книг. Багато посібників і монографій вчений-педагог присвятив розвитку та вдосконаленню української освіти. Серед них: «Стратегія розвитку освіти України: початок XXI століття», «Наукові дослідження в університетах — визначальний чинник зростання якості освіти», «Освіта в інноваційному поступі суспільства». Кандидатська дисертація присвячена економічній підготовці майбутніх фермерів. Докторську дисертацію захистив на тему «Теоретико-методологічні основи управління інноваційним розвитком системи освіти України». Брав участь у розробленні та написанні низки законів, зокрема щодо запровадження єдиного фіксованого податку у сільському господарстві, меліорації земель, збереження і розвитку професійно-технічної освіти та вищої школи. В 2007 р. одноголосно обраний академіком Російської академії освіти, є почесним професором багатьох університетів.
29 серпня 2014 р. Станіслав Миколайович на альтернативній основі обраний ректором Національного університету біоресурсів і природокористування України.
Нині НУБіП України успішно реформується, вибудувана сучасна система поєднання освітнього і наукового процесів відповідно до потреб вітчизняної економіки та світових стандартів. Розроблена оригінальна ступенева система підготовки фахівців для аграрної економіки, адаптована до аналогічних систем освіти передових країн. Розширився перелік спеціальностей і спеціалізацій, сформовано нову оптимальну структуру університету, яка включає навчально-наукові та науково-дослідні інститути, факультети, кафедри, навчально-наукові, навчально-науково-виробничі та навчально-виробничі центри, проблемні, наукові та навчальні лабораторії, вищі навчальні заклади І–ІІІ рівнів акредитації, навчально-дослідні господарства та дослідні станції. В останніх студенти і науковці поєднують теоретичні знання з практичним навчанням з агрономії, лісівництва, тваринництва, рибництва, інженерії.
У 2015 р. С. М. Ніколаєнка обрано головою Асоціації агробіолоігчних університетів України, він є членом Президії Європейської асоціації університетів наук про життя. Ректор започаткував низку міжнародних проектів, підписано угоди про співпрацю зі 153 університетами та науковими організаціями світу, зокрема США, Японії, Китаю, Канади та Європейського Союзу.
Нова команда управлінців під керівництвом Станіслава Миколайовича активно реалізовує стратегічну програму розвитку університету «Голосіївська ініціатива — 2020», активно поліпшує дослідницьку матеріально-технічну базу. У короткі строки був відбудований третій навчальний корпус, реконструйовано гуртожитки, перекрито 2 га дахів, на території з’явилася Алея слави, нове життя отримав унікальний ботанічний сад НУБіП України, лекційні аудиторії облаштовані сучасними мультимедійними засобами, навчальні і наукові лабораторії оснащують новітнім обладнанням. Активно працюють із представниками бізнесу, роботодавцями.
В університеті створена висока моральна атмосфера, спрямована на підготовку сучасних фахівців, патріотів України. НУБіП України оголошено територією, вільною від нестатутних відносин.
Науково-педагогічний колектив університету під керівництвом С. М. Ніколаєнка демонструє Україні та світу, як у таких складних соціально-економічних умовах можна знаходити внутрішні резерви для прогресу, як розвиватися, спираючись на багаторічну історію одного з найкращих вишів Європи і світу. Університет впевнено входить в десятку найкращих вишів України та в трійку м. Києва.
За плідну багаторічну працю на високих державних посадах Станіславу Миколайовичу присвоєно почесне звання «Заслужений працівник освіти України», він нагороджений Почесною грамотою Верховної Ради України та орденом «За заслуги» ІІ і III ступенів.
Його життєвим кредо було і буде гасло «Робити людям добро».