石申在天文学方面的贡献，是他与楚人甘德所测定并精密记录下的黄道附近恒星位置及其与北极的距离，是世界上最古的恒星表。相传他所测定的恒星，有138座，共810颗。从唐代《开元占经》中保存下来的石申著作的部分内容看，其中最重要的是标有“石氏曰”的121颗恒星的坐标位置(今本《开元占经》中佚失6个星官的记载)。

石申曾系统地观察了金、木、水、火、土五大行星的运行，发现其出没的规律，记录名字，测定了121颗恒星方位，数据被后世天文学家所用。经过长期观测，详细考核，测出恒星138座，共810颗。

《开元占经》载石氏中官62，外官30，加上28宿，共计120座。同时给出了石氏星表这120座的121颗星的入宿度和去极度。

原著《天文》八卷，早佚。后人拾遗补阙，把它与甘德的《星占》八卷，合称《甘石星经》，又名《星经》，曾收入北宋政和年间刊印的《道藏》一书，题名为《通占大象历呈经》。今存的《甘石星经》为2卷，其中虽有一些后人增添润色之辞，仍不失原书面貌，是一部对天文研究有很高科学价值的文献。

石申、甘德的研究成果为历代天文星相家所重视，在正史的天文志类中，引用了他们大量的研究成果。月球背面的环形山，都是用已故的世界著名科学家的名字命名的。其中选用了五位中国人的名字（其他四位分别是祖冲之、张衡、郭守敬、万户），因为石申对天文学研究作出了杰出贡献，所以他的名字也登上了月宫。以石申命名的环形山，位于月球背面西北隅，离北极不远，月面坐标为东105°、北76°，面积350平方公里。