1994年，当选为中国工程院院士；同年当选为第三世界科学院院士。

石元春早期在中国黄土高原更新世古土壤及其分类、地理和时空上的发展演替系列等方面取得了重要研究成果。1973年—1993年从事黄淮海平原旱涝盐碱综合治理的研究20年，提出了“半湿润季风气候区水盐运动理论”等一系列重要观点，并在治理实践上取得重要突破。2004年开始从事生物质科技和产业化方面研究。

石元春在地学条件与易溶盐积聚规律、盐渍土改良、古地球化学过程及黄土中古土壤地理研究方面取得了重要成果，提出了黄土高原更新世古土壤地理、分类以及在时间和空间上发展演替的系列。他提出的半湿润季风气候区水盐运动理论，揭示了黄淮海平原旱涝盐碱共存和交相为害的十分复杂的自然现象。提出旱涝盐碱必须实行综合治理和综合治理的实质是对区域水盐运动的科学调节和管理，调节管理区域水盐运动的枢纽和杠杆是浅层地下水的采补等一系列观点，在指导黄淮海平原的治理实践上发挥了重要作用。

根据2021年5月中国工程院网站显示，石元春著有《黄淮海平原的水盐运动》《决胜生物质》等学术著作15部，发表论文260余篇。

研究生期间，石元春在晋西野外考察时，与第四纪地质学家刘东生同行，他的考察成果《晋西黄土及其形成》，被两位导师推荐成为“中国第四纪地址研究会成立暨第一次代表大会”的大会报告学术论文。

1985年，石元春担任组织委员会主席，主持召开国际盐渍土改良学术讨论会。

截至2015年12月，石元春先后担任国家“十五”“863计划”和国家基础科学“973计划”专家组农业科技首席科学家、国家中长期（2006—2020）科技发展规划战略研究农业科技组组长。

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1985年，石元春被评为农牧渔业部部属重点高等农业院校优秀教师。

石元春始终坚持在教学、科研和生产第一线，为发展中国土壤科学、建立一支自己国家的土壤科学队伍和为黄淮海地区农业开发做出了不懈的努力。（科普中国评）

石元春采取创新的技术路线，在河北省曲周旱涝盐碱综合治理实验区的治理实践中取得重要突破。此外，在黄淮海平原的农业开发上也作出了重要贡献。（陈嘉庚科学奖基金会评）

1988年，曲周县农民将刻有“改土治碱，造福曲周”的汉白玉石碑树立在农大校园，以表达对石元春和他带领的科研队伍的感念。

2011年8月14日，一篇《中国学术腐败第一贪――揭露、控告原北京农业大学校长、“三院院士”石元春的学术腐败》的举报贴首次出现于某网络论坛上，署名“农大人”。

2011年9月11日，新语丝网站已挂出实名公开举报信《中国学术腐败第一贪——揭露、控告原北京农业大学校长、“三院院士”石元春的学术腐败》。而据资料显示，被举报人石元春，以及举报人李季伦、陶益寿、林培等都年过八旬，其中，李季伦为中国农业大学教授、中国科学院资深院士，陶益寿、林培、祖康祺是中国农业大学土壤专家。另外两名举报人分别为曾任京农公司副总经理的杨智泉、中国农业大学助理研究员田向荣。

2011年9月15日，媒体报道石元春遭到网络实名举报，被指学术造假、巧取豪夺他人的研究成果。数月后，由科技部等5家单位组成的调查组对“举报”一事作出正式答复，指出“石元春学术腐败第一贪”没有任何依据。