Manche nehmen an, Störtebeker sei aus der Gegend von Rotenburg (Wümme)/Verden, andere meinen, er stamme aus Wismar. Im Liber proscriptorum, dem „Verfestungsbuch“ der Stadt Wismar, ist im Jahre 1380 ein Vorfall festgehalten, wonach zwei Wismarer Bürger aus der Stadt gewiesen wurden, weil sie einem anderen in einer Schlägerei verschiedene Knochenbrüche zugefügt hatten. Der Betroffene der Auseinandersetzung wird als „nicolao stortebeker“ bezeichnet. Es spricht viel dafür, dass dieser Nikolaus Störtebeker später als Klaus Störtebeker in die Geschichte einging.

Angeblich hat sich der Freibeuterkapitän den Namen Störtebeker (aus dem Niederdeutschen von „Stürz den Becher“) wegen seiner Trinkfestigkeit als Spitznamen verdient. So soll er der Sage nach einen 4-Liter-Humpen (einen ellenhohen Becher) Bier ohne abzusetzen in einem Zug leergetrunken haben. Von 1394 bis 1398 suchten die Vitalienbrüder, die sich als Freibeuter selbstständig gemacht hatten, Schutz hinter den Mauern der Stadt Visby auf der schwedischen Insel Gotland.

Ins öffentliche Bewusstsein trat Störtebeker nach der Vertreibung der Vitalienbrüder von der Insel als Kapitän der Likedeeler. Die Vitalienbrüder unterstützten ursprünglich König Albrecht von Schweden im Kampf gegen die dänische Königin Margarethe I. und betrieben dazu auch Seeräuberei in Nord- und Ostsee. Den Übergriffen auf die Schiffe der Dänen und Lübecker, die auf dänischer Seite standen, folgten bald Überfälle auf andere Schiffe der Hanse. Hierfür hatten die Vitalienbrüder Kaperbriefe erhalten. Damit ausgestattet konnten sie die erbeuteten Waren in Wismar frei auf dem Markt verkaufen.

Ab 1396 hatte Störtebeker auch Unterstützung in Marienhafe, Ostfriesland, wo er eine Tochter des friesischen Häuptlings Keno ten Broke geheiratet haben soll. Diplomatischer Druck seitens der Hansestädte führte zum Verlust dieser Operationsbasis. Am 15. August 1400 beurkundete Herzog Albrecht von Holland einen mit den Vitalienbrüdern geschlossenen Vertrag. Diesem zufolge nahm er 114 Vitalienbrüder auf und stellte sie unter seinen Schutz. Dabei werden acht Hauptleute namentlich genannt, darunter ein Johan Stortebeker.

Es ist äußerst unwahrscheinlich, dass sich ein weiterer Anführer mit dem Namen Störtebeker in den Vordergrund gedrängt hat. Darum muss angenommen werden, dass Klaus Störtebeker nicht wie Gödeke Michels nach Norwegen geflohen ist, sondern sich weiterhin nahe der Nordsee aufgehalten hat. Gepfählter Schädel eines in Hamburg um 1400 Hingerichteten, entdeckt 1878 beim Bau der Speicherstadt auf dem Grasbrook, diente als Grundlage der Rekonstruktion der Gesichtszüge, vermutlich ein Pirat, evtl. Störtebeker .

Die Hanse und insbesondere die Hansestadt Hamburg versuchten selbstverständlich, den Seehandel mit England und Holland vor Piratenangriffen zu schützen. Sie verstärkten insbesondere die Anstrengungen zur Verfolgung und Bekämpfung Störtebekers und Gödeke Michels. Störtebeker soll den überlegenen Hamburger Kriegskoggen mit seinen Schiffen aber immer wieder auf die hohe See entkommen sein. Am 22. April 1401 wurde er von einer hamburgischen Flotte unter Simon von Utrecht vor Helgoland gestellt, in der Seeschlacht nach erbittertem Kampf gefangen genommen und auf der Bunten Kuh nach Hamburg gebracht.

Angeblich soll dieser Erfolg erst durch die Hilfe eines Verräters ermöglicht worden sein, der unbemerkt flüssiges Blei in die Steueranlage goss und damit Störtebekers Schiff manövrierunfähig machte – alternativ wird dies mit der Zerstörung des Hauptmastes durch Geschosse der Bunten Kuh erklärt.

Klaus Störtebeker wurde am 20. Oktober 1401 mit rund 30 Gefährten, unter ihnen sein Steuermann Humbert Grobherz, auf dem Grasbrook bei Hamburg durch einen Scharfrichter namens Meister Rosenfeld enthauptet. Der Legende nach soll Störtebeker vom Bürgermeister der Hansestadt Kersten Miles gestattet worden sein, dass all jene Männer überleben durften, an denen er nach seiner Enthauptung noch vorbeizugehen vermochte.

An elf Männern schritt der Geköpfte vorbei, bevor ihm der Henker den Richtblock vor die Füße warf (lt. einigen Quellen ihm ein Bein stellte). Nach dem Sturz des Piraten brach der Bürgermeister allerdings sein gegebenes Versprechen, und alle 73 Seeräuber wurden enthauptet. Andere Quellen sprechen davon, dass dies lediglich eine letzte List von Störtebeker war, um als erster hingerichtet zu werden. Denn während das Beil am Anfang noch am schärfsten ist, wird es mit jeder Hinrichtung zunehmend stumpfer und die Hinrichtung qualvoller, denn es kam häufig vor, dass nicht der erste Schlag zum Abtrennen des Kopfes führte. Allerdings wurden in jener Zeit in Deutschland Enthauptungen meist mit dem Schwert durchgeführt.