Γεννήθηκε στις 8 Νοεμβρίου του 1935 στη Νιγρίτα των Σερρών. Ο Στράτος, γιος του Άγγελου και της Στάσας Διονυσίου, προσφύγων από τη Μικρά Ασία, από πολύ μικρός μπήκε στα βάσανα της ζωής καθώς η φτώχεια και η κατοχή ήδη ταλαιπωρούσαν πολύ κόσμο. Σε αυτά ήρθε να προστεθεί και η ορφάνια, καθώς το 1948 έχασε τον πατέρα του. Ένα χρόνο νωρίτερα, το 1947, ο Στράτος Διονυσίου άφησε το χωριό του και πήγε να ζήσει στους Αμπελόκηπους της Θεσσαλονίκης. Το 1955 παντρεύτηκε τον παιδικό του έρωτα, τη Γεωργία Λαβένη, με την οποία απέκτησαν τέσσερα παιδιά: Τον Άγγελο, την Τασούλα, το Στέλιο και το Διαμαντή.

Έπειτα από διάφορες δουλειές, ως μικροπωλητής ή ως ράφτης, ο Στράτος έκανε το ντεμπούτο του ως επαγγελματίας τραγουδιστής στο κέντρο "Φαρίντα" της Θεσσαλονίκης. Τα προηγούμενα χρόνια ο Διονυσίου είχε ήδη γίνει γνωστός στα μαγαζιά της πόλης, στα οποία γυρνούσε και τραγουδούσε χωρίς όμως να δουλεύει. Από τις πρώτες του κιόλας εμφανίσεις ο Στράτος Διονυσίου τράβηξε το ενδιαφέρον φτασμένων καλλιτεχνών, οι οποίοι τον προέτρεπαν να κατέβει στην Αθήνα, ώστε να βρεθεί μέσα σε καταξιωμένους μουσικούς και τραγουδιστές.

Το φαινόμενο Διονυσίου αξίζει ιδιαίτερη προσοχή. Η μεγάλη έκταση της φωνής του, η βραχνάδα του, η δυνατότητα αλλαγής έκφρασης και ύφους ανάλογα με το θέμα του τραγουδιού, ήταν κάτι το ανεπανάληπτο. Το χάρισμα που έκανε ιδιαίτερη εντύπωση στους δημιουργούς των τραγουδιών του Στράτου, ήτανε η ικανότητά του να ηχογραφεί ταχύτατα τα τραγούδια τους, με τον δικό του μοναδικό τρόπο. Ξεκινούσε την ηχογράφηση το μεσημέρι και μέχρι το απόγευμα είχε τελειώσει όλον το δίσκο, με τα σιγόντα και την ερμηνεία του έτσι γεμάτη όπως ακούγεται στους δίσκους του! Ο Τάκης Σούκας, ο άνθρωπος που έχει γράψει τραγούδια για δεκάδες μεγάλους τραγουδιστές έχει δηλώσει «Ο Διονυσίου είναι ο μόνος τραγουδιστής που δεν έχασε ποτέ, ούτε για μια φορά στα τόσα χρόνια τον τόνο του!». Την στιβαρότητα της φωνής του μεταξύ άλλων έχει μνημονεύσει πολλές φορές και ο Λευτέρης Παπαδόπουλος.

Ο Στράτος Διονυσίου έφυγε απρόσμενα το πρωινό της 11ης Μαΐου 1990 από ρήξη ανευρύσματος κοιλιακής αορτής αφήνοντας ένα μεγάλο κενό στο λαϊκό πεντάγραμμο, σε ηλικία μόλις 55 χρόνων. Η κηδεία του έγινε στο Α΄ Νεκροταφείο Αθηνών, όπου χιλιάδες Έλληνες απέδωσαν το θαυμασμό τους στον άνθρωπο που, μόλις λίγες ώρες πριν, τους διασκέδαζε στο ΣΤΡΑΤΟΣ, στην οδό Φιλελλήνων. Ο Διονυσίου έζησε τρεις δεκαετίες μέσα στην επιτυχία, την αναγνώριση και την καταξίωση. Όπως είχε υποσχεθεί ο Στράτος, θα τραγουδούσε μέχρι το τελευταίο του βράδυ. Πράγματι, λίγες ώρες πριν αφήσει την τελευταία του πνοή, τραγουδούσε στο μαγαζί "ΣΤΡΑΤΟΣ", ενώ νωρίτερα, το ίδιο απόγευμα, ηχογράφησε 9 τραγούδια για τον δίσκο "Ποιος άλλος" που κυκλοφόρησε ένα μήνα μετά τον θάνατό του, κάνοντας ρεκόρ πωλήσεων. Κατά τον Τάκη Μουσαφίρη, τον δημιουργό του δίσκου αυτού, το τελευταίο τραγούδι που ηχογράφησε εκείνη την ημέρα, ήταν το "Μη μ'αφήνεις μόνο μου".

Ένα από τα άσματα του μεγάλου Στράτου Διονυσίου: