Oppfordringen kommer i et intervju som den tyske avisa Die Welt publiserte mandag – samtidig som russerne feirer seieren over Tyskland i andre verdenskrig.
Dagen kalles i Russland for seiersdagen. Stoltenberg ønsker ikke å kommentere spekulasjonene om at Putin kan bruke dagen til å varsle opptrapping i Ukraina.
I stedet oppfordrer han Putin til å stanse krigen umiddelbart og begynne fredsforhandlinger.
– Vi står fast ved Ukrainas side og vil fortsette å hjelpe landet med å utøve sin rett til selvforsvar, legger han til.