斯托爾膝貝格先后任挪威駐舊金山副領事、駐貝爾格萊德大使館秘書、外交部新聞司秘書、外交大臣秘書處參事、駐尼日利亞使館參贊等職。1978年至1979年任聯(lián)合國南北委員會主席、聯(lián)合國難民事務高級專員。1979年至1981年任挪威國防大臣，1987年至1989年任挪威外交大臣，1990年再任外交大臣。

他長期從事外交工作，積累了豐富的外交經臉。特別是1962一1964年,他在挪威駐南斯拉夫大使館任職三年，對原南斯拉夫情況十分熟悉,并通曉塞爾維亞一克羅地亞語。 1993年4月，應聯(lián)合國秘書長邀請，挪威外交大臣斯托爾滕貝格接替76歲的賽勒斯·萬斯出任聯(lián)合國前南斯拉夫沖突問題國際會議兩主席之一。

托爾瓦·斯托爾滕貝格的兒子延斯·斯托爾滕貝格是現任挪威首相。