Стоян Братоев е строителен инженер, специалност "Тунели и метрополитени" от 1979 година.В периода 1979 – 1982 година работи като технически ръководител на първите обекти на софийското метро. През 1982 – 1985 г. е редовен аспирант в Петербургския транспортен институт, където защитава докторат в областта на метростроителството.Научен и старши научен сътрудник в Научно-изследователския строителен институт.От 1992 г. е изпълнителен директор на "Метрополитен".