1957年，他考取中国数学史的近代奠基人李俨先生(1892~1963年)的研究生，进入中国科学院中国自然科学史研究室(即自然科学史研究所的前身)学习和工作，1961年毕业留室工作。五、六十年代，杜石然先生从事《
九章算术》和宋元数学史等研究，发表了一系列有影响的论著。他执笔撰写的《中国古代数学简史》(1963~1964年)在海内外多次重印，并被翻译成英文，1987年由牛津Clarendon出版社出版。他还是
钱宝琮主编的《
中国数学史》(1964年)的主要作者之一。
“文革”过后，杜石然先生转向中国科技通史研究，他领衔编撰的《中国科学技术史稿》(1982年)是国内外第一部完整的中国科学技术史，曾多次重印，并被译成日文由东京大学出版部出版发行。他发起并领导过30卷本的《中国科学技术史》的编撰计划，主编其中的“通史卷”(2003年出版)等。1990年，杜石然先生从自然科学史研究所退休，应邀赴日本
东北大学任
客座教授一年，继而受聘为日本京都佛教大学教授，讲授中国科学史和思想史十年。
去国外的十余年里，在繁忙的教学和科研之余，杜石然先生一直关注着祖国的科学史事业。2008年春，杜石然先生应邀出任中国科学院
自然科学史研究所新
成立的中国传统科技文明
研究中心学术委员会主任，继续为
科学史发展出谋划策。