Dopo aver vinto il campionato PreMoto3 del CIV, nel 2014, Stefano Nepa è salito alla Moto3™ del CIV e ha partecipato al campionato del mondo Junior Moto3™, dal 2016 e per due stagioni. Nel 2018 ha conquistato un quinto posto a Barcellona ed esordito nel Mondiale come wildcard nel GP d'Italia, prima di essere chiamato a sostituire un altro pilota nella fila del team CIP Green Power. Ha raccolto i primi punti a Valencia. Nel 2019 è tornato al campionato del mondo Junior Moto3™ con il team Reale Avintia Junior, ricevendo poi un’altra chiamata dal circus iridato della classe cadetta, nel quale è tornato ottenendo due top ten. Ha così iniziato il 2020 come titolare e con il Team Aspar, dividendo il box col futuro campione del mondo Albert Arenas. Passato alla squadra BOE Motorsports, nel 2021 si è confermato costantemente nella zona punti e ha chiuso la stagione al 18° posto. È poi salito sulla KTM del team MTA, con il quale ha vissuto un 2022 fatto di cinque top ten. Ma si è anche infortunato in Malesia. Nel 2023 ha chiuso l’annata al dodicesimo posto assoluto. Nel 2024 è 13° e si regala un quarto posto nel GP d'Australia: per il 2025 firma con il team SIC58 Squadra Corse.