Родился 28 декабря 1863г. в Шуши. Окончив в Шуши армянское епархиальное училище (1872-1881гг.), для освоения русского языка поступил в местное русское училище (1881-1884гг.). В 1884 - уехал в Баку. Будучи от природы одаренным юношей Степан не нашел понимания в его тяге к искусству в среде своих родственников, готовивших его к коммерческой карьере. И, тем не менее, благодаря случаю, он попал в Марсель, где его родной дядя, пытаясь сделать из него инженера, поместил племянника в пансион, в котором практиковалась такая дисциплина, как рисование. Преподаватель пансиона внушил дяде Степана, что у юноши могут быть значительные успехи в изобразительном искусстве, если ему предоставят возможность заниматься делом, которое он любит и к которому у него есть наклонность от рождения, и к счастью Степана он был принят в Марсельскую художественную студию, где проучился четыре года. В 1885 - учился у известного в то время во Франции художника Луи Жанмо. В 1886-1890 учился в художественной студии в Марселе. В 1897 году после родительской поддержки он получает возможность продолжить свою учебу в Академии Жюльена в Париже, где берет уроки в мастерской профессора Жана-Поля Лоранса (1838–1921), специалиста в области исторического жанра, а также у Бенжамена Констана (1845–1902), привившего Агаджаняну тонкости понимания особенностей образной и пластической характеристики личности в портретном жанре. В 1897-1900гг. учился и работал у Ж.-П. Лоранса и Б. Констана в Академии Р. Жюльена, где за работу «Обнаженная» получил золотую медаль. В 1900 г. работал в Шуше, затем в Баку и Ростове-на-Дону, где преподавал в школе (1903-1922). В первое время преподавал рисование в армянских школах Нахичевани-на-Дону. В частности, в женской гимназии, основанной на средства, которые завещал купец 2-й гильдии Никита Гогоев. Как передовой педагог своего времени Агаджанян бытовавшие до него в практике преподавания уроки копирования рисунков заменяет на работу с натуры с учетом разработки таких факторов, как пространство, свето-воздушная среда в природе. Вел он также живопись и рисунок в школе изящных искусств при Ростово-Нахичеванском Обществе Изящных Искусств (РНОИИ). Степан Мелексетович был участником всех весенних выставок РНОИИ с 1911-го по 1918 годы. В их экспозициях он демонстрировал свои произведения разных жанров, но в историю изобразительного искусства Нахичевани, Дона, России и Армении С.М. Агаджанян вошел как один из первых и талантливейших портретистов конца XIX и начала XX столетия. В 1922 году переехал в Ереван. В 1922-1927 гг. преподавал в Ереванском художественном училище. В 1927 г. ему было присвоено звание заслуженного художника Армении. В 1939 - награжден орденом Трудового Красного Знамени. Умер 13 декабря 1940 года в г.Ереване.