Группа Stratovarius была основана в 1984 году в Финляндии под именем «Black Water» («Чёрная вода»). Группа прошла через множество изменений в составе и в характере исполняемой музыки, прежде чем обрела свой стиль. Основателями группы были Туомо Лассила, Стаффан Стрелман, и Джон Виерве. В 1985 году в группу пришёл Толкки, Тимо, заменив Стрелмана на месте гитариста, изменил название группы на Stratovarius (объединение слов Stratocaster и Stradivarius) и взял на себя роль вокалиста. Толкки стал движущей силой и идеологом группы, осуществляя практически полный контроль над созданием песен. Он принёс в звучание группы не только тяжесть рока, но и элементы нео-классического металла. В 1987 году группа разослала демо-запись по различным звукозаписывающим компаниям, в итоге подписав контракт с CBS Finland. В 1989 году был выпущен первый альбом группы, Fright Night, сопровождаемый двумя синглами.

После расставания с CBS группа претерпела несколько изменений в составе, но смогла выпустить второй альбом Stratovarius II на Bluelight Records. Позже альбом был переиздан как Twilight Time компанией Noise Records. В 1994 выходит третий альбом, Dreamspace, при участии нового басиста, Яри Кайнулайнена, который вошёл в группу когда альбом был записан уже более чем на 70%. Толкки принимает решения прекратить выступать в роли вокалиста, и группа приглашает нового вокалиста, Тимо Котипелто. Выход альбома Fourth Dimension в 1995 году стал большим успехом для группы, но внутренние разногласия, особенно из-за стиля музыки, которого придерживался Толкки в написании песен, привели к уходу одного из основателей группы, Туомо Лассилы и клавишника Антти Иконена.

Места ушедших музыкантов заняли соответственно немецкий барабанщик Йорг Михаэль и шведский клавишник Йенс Йоханссон, работавший ранее с Ингви Мальмстином. В создании своего пятого альбома, Episode, Stratovarius нашёл, наконец, своё фирменное звучание и собрал сильный и разностронний состав. Episode, вышедший в 1996 году был большим проектом, с участием большого хора и струнного оркестра. Альбом стал новым серьёзным успехом группы и многие фаны считают его лучшим альбомом Stratovarius.

В таком неизменном составе группа выпустила три весьма успешных альбома в течение нескольких лет: Visions в 1997 году, Destiny в 1998 году, и Infinite в 2000 году. С каждым альбомом росла известность группы и армия её поклонников, появляются большие фан-клубы за пределами Скандинавии, особенно популярна группа стала в Японии.

В 2003 году, Stratovarius выпускают свой самый эпический проект: двойной альбом, названный Elements. В этих двух альбомах, группа достигла вершины в своём прогрессивном и симфоническом стиле пауэр-метала. Первая часть дилогии, Elements, Pt. 1, была издана в начале 2003 года, сопровождаемая мировым турне. За Elements, Pt. 1 поледовала вторая часть, Elements, Pt. 2, вышедшая на том-же лейбле Nuclear Blast в этом -же году.

В конце 2003 года в группе произошёл раскол: Тимо Котипелто и Йорг Михаэль покинули группу после очень смутно объяснённого конфликта. Толкки приглашает Katriina "Miss K" Wiiala на роль вокалистки, и Андерса Йоханссона (брата Йенса) из группы Hammerfall как сессионного барабанщика. Весь остаток 2004 года был покрыт молчанием о состоянии дел в группе.

Тимо Толкки, опубликовавший на сайте Stratovarius несколько странных заявлений, был госпитализирован и прошёл курс лечения от психической болезни. В январе 2005 года было объявлено, что Stratovarius воссоединился в своём прежнем составе. В июне 2005 года Толкки объявил, что басит группы, Яри Кайнулайнен, покинул группу по личным причинам. С тех пор и поныне бас-гитаристом Stratovarius является Лаури Порра.

В сентябре 2005 года Stratovarius выпускает одноимённый альбом, Stratovarius (ранее в альбоме Fourth Dimension была инструментальная композиция Stratovarius). В это же время, Stratovarius начинают, большой мировой концертный тур, стартовавший в Аргентине, включивший Северную Америку, где впервые в истории группа гастролировала по США и Канаде. Они давали концерты на таких мероприятиях как Atlanta's "Prog Power", и в таких известных залах как "B.B. King's House Of Blues" в Нью Йорке и "Trocadero Theatre" в Филадельфии. Турне также включило концерты в европейских и японских городах.

Сейчас группа работает над новым, двенадцатым студийным альбомом (под рабочим названием R.... R.....) для которого написано одиннадцать треков и который планируется к выходу в январе 2008 года. Тимо Толкки заявил что альбом выйдет перед "массовым мировым туром".