Учился в частной студии в Одессе, в 1906 эмигрировал в Вену как активный участник Бунда. Продолжил образование в венской АХ, Школе изящных искусств в Париже и в Академии Витти, жил в фаланстере «Улей», прошел увлечение кубизмом и сезаннизмом. Экспонент Парижского салона и Салона независимых, примыкал к кругу мастеров Парижской школы. После 1917 вернулся в Россию, назначен А.В. Луначарским заведующим Отделом ИЗО Наркомпроса (до 1920). Член «Культур-лиги», участник объединения Комфутов (коммунистов-футуристов), основатель и руководитель ОСТа. В 1920–1930-е преподаватель Вхутемаса. График, сценограф, иллюстратор, получил известность, как реформатор станковой живописи, соединивший предметность неоакадемического рисунка с конструктивистским пониманием пространства. В 1930–1940-х работы Штеренберга стали постоянным объектом антиформалистической критики, после чего он отошел от конструктивизма и значительно изменил живописную манеру. В 1947–1948 работал над серией «Библейские мотивы». Работы хранятся в ГТГ, ГРМ и др.