石牌镇属亚热带季凤湿润性气候区，其特点是气候温和，四季分明、冬暖夏凉，多年平均气温15.8℃，极端最低气温-6.9℃，7月平均气温37℃，极端最高气温39.5℃，无霜期为238—333天，雨量充沛，年降雨量平均为1396.8毫米，主要集中春夏两季，年平均日照时数为1246.8小时。

石牌镇境内河道属长江流域，沅江水系，境内最大河道为猛洞河，发源于桃源村鱼泉沟和红溪界的猛洞河，由此至南贯穿全境，流经桃源、上母、桂英、红桥、中池、桃兴等村出境，境内河流长度为7千米，流域面积为75平方千米。

石牌镇主要自然灾害有洪涝灾害，最严重的一次发生在1953年5月15日，镇内城堡、桂英、红桥、竹坪四村均波洪水淹没，红军桥被冲走，桥下街董家、曹家房屋被冲走，没有人员伤亡。

石牌镇境内自然资源主要有淡水面积390亩，林地6.7万亩，退耕地1.07万亩，林场2个，树种以马尾松、松柏、枫树为主，有水杉、银杏、滇木秋、麻桐、楠、樟、桐、红橞等珍贵树种。有杜种、黄柏、厚柏“三木”、黄莲、天麻、八角连、七叶一枝花、白三七、灵芝菌等400余种野生药材；有白面狸、火狐、獐子、野鸡、竹鸡、斑鸡等数百种野生动物。

2011年，石牌镇有耕地面积1.69万亩，人均1.11亩，累计造林1.07万亩，其中防护林0.39亩，经济林0.58亩。

截至2011年末，石牌镇辖区总人口15987人，其中城镇常住人口2398人，城镇化率15%，另有流动人口5863人，总人口中男性8177人，占51.2%；女性7810人，占48.8%；14岁以下2993人，占18.7%；15—64岁11549人，占72.3%；65岁以上1445人，占9%，总人口中，以汉族为主，达10542人，占65.9%；有土家族、苗族、回族等3个少数民族，共5445人，占34.1%，超过千人的有土家族、苗族2个民族，其中土家族2940人，占少数民族的54%；苗族1633人，占少数民族的30%。

截至2019年末，石牌镇有户籍人口29193人。

2011年末，石牌镇共有商业网点30个，从业人员31人，农民人均纯收入1910元。

2019年，石牌镇有工业企业2个，规模以上企业1个，有营业面积50平方米以上的综合商店或超市31个。

2011年，石牌镇农业以种植业为主，农业总产值10336万元，比上年增长21%，占全镇地区生产总值的80%，粮食作物以稻谷、玉米为主，生产粮食5903吨，人均390千克，其中水稻3510吨，玉米801吨，主要经济作物有百合、白木等。油料作物面积2190亩，产量211吨，其中油菜211吨，蔬菜种植4455亩，产量5078吨，畜牧业以猪、牛、羊为主，2011年，生猪饲养量2.23万头，年末存栏1.14万头；牛饲养量1356头，年末存栏1097头；羊饲养量1821只，年末存栏1008只；家禽饲养量2.99万羽，上市家禽1.2万羽。2011年，生产肉类752吨，其中猪肉696吨，牛肉25吨，羊肉13吨，禽蛋31吨。畜牧业总产值1307万元，占农业总产值的12.65%。

2011年末，石牌镇农民住宅四旁树木7.9万株，林木覆盖率27.77%，活立木蓄积量20.3万立方米。2011年，水果总产量712吨，柑桔173吨，柚子329吨，人工水产养殖390亩，水产品总产量25吨，渔业总产值24万元，占农业总产值的0.24%。2011年，拥有大型机械15台；绿色环保农产品有百合。

2011年末，石牌镇有幼儿园8所，在园幼儿346人，专业教师10人，小学3所，在校学生1025人，专任教师57人，小学适龄儿童入学率100%，初中1所，在校学生558人，专任教师36人，初中适龄人口入学率、小升初升学率、九年制义务教育覆盖率均为100%，教育经费达379万元，国家财政教育经费63万元，分别比上年增长21.8%、24%。

2011年末，石牌镇有公共图书室8个，建筑面积278平方米，藏书1.2万册，文化行业人员35人，其中事业单位从业人员2人。

2011年末，石牌镇有乡卫生院1所，村卫生室13所，病床30张，专业卫生人员26人，其中执业医师6人，执业助理医师6人，注册护士8人，平均每千人拥有卫生技术人员1.6人，平均每千人拥有职业助理医师0.75人，平均每千人拥有注册护士0.5人，2011年，完成治疗6000人次，住院病人1200次，出院病人1200人次，病床使用率60%。2011年，法定报告传染病（甲乙类）发病率11个人/10万；农村安全饮用水普及率95%，农村卫生厕所普级率77%，新型合作医疗参合人数14929万人，参合率95.5%，统筹地区政策范围平均住院补偿率85%，实际补偿率80%，孕妇死亡率0/10万，5岁以下儿童死亡率、婴儿死亡率、新生儿死亡率分别18.3‰、12.2‰、12.2‰，孕妇住院分娩率1000‰，儿童免疫规划疫苗接种960‰，在辖区内1所基层医疗卫生机构实施国家基本药物制度，实行基本药物零差率销售；居民规范化电子健康档案建档率30%，创建省级卫生村3个。

2011年末，石牌镇农村最低生活保障户数364户，人数775人，支出86.7万元，比上年增长25%，月人平均67元，比上年增长35%，农村五保户集中供养23人，支出11万元，比上年增长10%；农村五保分散供养22人，支出4.4万元，比上年增长10%，农村医疗救助22人次，民政部资助参加合作医疗445人次，共支出1.5万元，比上年增长18%，社会福利费11万元，比上年增长20%，社会服务单位1个，床位35张，有28人，每年经费11万元。

2011年末，石牌镇有邮政网点1个，投递路线单程总长度40千米，投递点1个，乡村通邮率100%，电信服务网关1个，固定电信用户0.03万户。

2011年末，石牌镇城区拥有主变压器73台，总容量7075兆伏安，高压输电线路1条，总长度18.03千米，总容量7075兆伏安，年用电量373万千瓦时，综合电压合格率90%，供电可靠率90%。

2011年未，石牌镇有各类水利设施482处，其中水库2座（其中中型水库1座，小Ⅱ型水库1座），农村供水工程284处，塘坝194口，总灌溉面积1.3万亩，有效灌溉面积1.11万亩，已建成小水电站2处。

2011年未，石牌镇有石牌汽车站点，镇区道路总长度3千米，人均拥有道路长度过1.6米，道路铺装面积0.28平方千米，桥梁1座，总长度过0.045千米。

石牌镇因乾隆年间，辖地有山洞，洞口立有古篆文石牌而得名。

石牌镇地方特色民间艺术有汉戏、高脚灯、狮子灯、三棒鼓等。