开宋元勋
宋朝建立，石守信列在六位主要开国元勋(翊戴功臣)之首，升任马步军副侍卫都指挥使，并改兼归德军(宋州)节度使。
960年(建隆元年)四月，昭义军(潞州)节度使李筠反宋，赵匡胤立即派石守信为主帅率前军进讨，并先后于长平(关名，今山西长子南)、泽州(今晋城)南，击败李筠军，赵匡胤亲往督战，攻下泽州，李筠自焚死，泽、潞平，石守信以功加同平章事为使相。同年九月，淮南节度使、原后周侍卫马步军都指挥使李重进反，赵匡胤又派石守信为扬州行营都部署、兼知扬州行府事，为南征军主帅，赵匡胤随后也亲征督战。十一月，石守信率军攻占扬州，李重进自焚死，淮南平。
961年(建隆二年)，石守信升任侍卫马步军都指挥使，但命其离京就镇。同年七月，赵匡胤解除宿将兵权，石守信改任天平军(郓州，今山东东平)节度使，虽保留侍卫马步军都指挥使军职，“其实兵权不在也”。
962年(建隆三年)九月，已加同平章事为使相的石守信深知赵匡胤的心意，自己上表解除兵权，即请求免去侍卫马步军都指挥使的名义，专任天平军节度使。
973年(开宝六年)，石守信的使相衔升为侍中。
去世
宋太宗即位，石守信使相衔升为中书令，石守信自出任天平军节度使总共十七年未曾调任，专事聚敛，积财巨万。
977年(太平兴国二年)，罢天平军节度使改以中书令衔任西京(洛阳)留守。石守信崇奉佛教，在西京建造崇德寺，招募民夫运输建筑材料，驱赶压迫工人十分厉害，但是不给工钱，很多工人因为这样受苦。
979年(太平兴国)四年，宋太宗亲征灭北汉，遂即移军进攻辽南京幽都府，起用宿将石守信督前军，高梁河(今北京西直门外)之战，宋太宗亲自督战，宋军大败，宋太宗狼狈逃回。同年八月，宋太宗将战败的责任推给诸将，“守中书令、西京留守石守信从征范阳，督前军失律”，“责授崇信军节度使兼中书令”，但不久又进封石守信为卫国公。
982年(太平兴国七年)，移为镇安军(陈州，今河南淮阳)节度使。984年(太平兴国九年)六月死，终年57岁，追封威武郡王，谥武烈