Ordonné prêtre en 1802, il devient curé de Windlesham, dans le Surrey, puis occupe le poste de recteur d'Alderley(en), dans le Cheshire, de 1805 à 1837. Nommé évêque de Norwich, il s'efforce durant ses douze années d'épiscopat de remettre en ordre les affaires de son diocèse, quelque peu négligées par ses prédécesseurs.
À Alderley comme à Norwich, Edward Stanley s'intéresse beaucoup à l'état des écoles dont il a la responsabilité et introduit des matières profanes comme la géographie ou la botanique dans leurs cursus. Également homme de science, il se distingue en ornithologie (il publie une Familiar History of Birds, their Nature, Habits and Instincts, en deux volumes en 1836) et en géologie. Il est élu fellow de la Royal Society et président de la Linnean Society.
