Bevor Walter Stöhrer sich dem Kunststudium widmete begann er 1952 eine Lehre als Gebrauchsgrafiker bei der Firma Werbe-Blume in Karlsruhe.
Anschließend schrieb er sich 1956 an der Kunstakademie in Karlsruhe ein und studierte dort unter Hans Gaensslen (1900-1981) und HAP Grieshaber (1909-1981).
Während des Studiums lernte er in der Klasse für freie Kunst Hans Baschang (1937-2017), Dieter Krieg (1937-2005), Horst Antes (*1936) und Heinz Schanz (1927-2003) kennen.
Nach drei Jahren brach er sein Studium ab und siedelte nach Berlin über. Dort trat er dem Deutschen Künstlerbund bei und nahm an deren Ausstellungen von 1964-71 teil.
Für kurze Zeit hatte er eine Gastprofessur an der Hochschule der Künste in Berlin inne. 1986 erhielt der Künstler schließlich den Ruf auf eine ordentliche Professur.
1999 wurde noch zu Stöhrers Lebzeiten die Walter-Stöhrer-Stiftung mit Archiv und Sammlung in Scholderup gegründet.

Schon während seines Studiums gehörte er zu den prägenden Künstlern der Neuen Figuration in Deutschland. Eine Kunstrichtung, die aus der Abkehr vom ungegenständlichen Ansatz des Informel  nach Ende des Zweiten Weltkrieges entstand und nach einem Buchtitel von Hans Platschek (1923-2000) benannt wurde.
In seinen Werken ließ er sich dennoch ebenso vom abstrakten Expressionismus beeinflussen.
Seine Malerei wurde durch die Grundfarben Rot, Gelb und Blau geprägt. Meist schuf er groß-flächige Bilder, deren weißen Grund er durchschimmern ließ.
Ähnlichkeiten zu den Zeichnungen und Figurationen der COBRA-Künstler, aber auch zu den chiffrierten Bildzeichnungen der Art Brut sind deutlich zu erkennen.
Genauso zeigen sich Einflüsse von Jackson Pollock (1912-1956) und Pierre Alechinsky (*1927).
Die reflektierte Auseinandersetzung mit visuell aufgeladener Literatur von Anton Artaud, André Breton, Rolf Dieter Brinkmann und Anica Zürn sind Hauptbestandteil seiner Arbeiten.