Popsångerskan från Ely, Cardiff, toppade listan efter en omröstning på nätet från en lista på 30 stora.
På andra plats var Blackwood-födde James Dean Bradfield av Manic Street Preachers, med musikteater artisten John Owen Jones kommer i tredje.
Sir Tom Jones och Dame Shirley Bassey, slutade fjärde respektive femte.
När mr Stevens fick sin utmärkelse sade han: "Det faktum att det är en offentlig omröstning betyder mycket för mig, så ett stort tack till folket som röstade."
Tolv domare från en rad olika musikaliska discipliner valde en slutlista på 30 för lyssnarens undersökning.
Radio Wales redaktör Steve Austins sade: " Även om jag är lite förvånad över resultatet, har folket i Wales talat och det råder inget tvivel om Shakys bidrag till brittisk musikhistoria.
"I själva verket var hans den allra första skivan jag köpte.
"En vinnare från en så formidabel slutlista kommer att skapa hetsig debatt men undersökningen påminner oss om hur välsignade vi är med talang här i Wales."
Shakins Stevens sköts till berömmelse 1981 med den främsta träff singeln Denna Ole House.
Hans platinasäljande karriär sträcker sig över mer än fyra decennier och han spelar fortfarande in och turnerar över hela världen.
Wynne Evans nedräkningsshow på Radio Wales hörs här.
Shakin' Stevens har röstats Wales största levande röst av lyssnare av BBC Radio Wales.