У 1903–1911 рр. проводив географічні дослідження басейну ріки Дністер (Підкарпаття і Поділля); розробляв теоретичні й методичні основи географії, обґрунтував структуру географічної науки; підготував фундамент її понятійно-термінологічного апарату. Напередодні 1-ї Світової війни розробляв основи фізичної географії й антропогеографії України в її етнічних межах. З початку Світової війни заклав основи української політичної і воєнної географії, обґрунтував територіально-географічний аспект державної незалежності української нації, популяризував економіко-, соціально- й етногеографічні знання про Україну серед європейських народів.
Степан Рудницький зробив значний внесок у розвиток фізичної, політичної та соціально-економічної географії України, а також історичної географії та географії населення нашої держави, картографії. Він є автором понад 150-ти наукових праць, багатьох карт. Писав українською, німецькою та польською мовами, праці видавалися також французькою, англійською, чеською, італійською, угорською, шведською мовами, що сприяло популяризації знань про Україну, її територію і народ. Підготував і видав шкільні підручники з географії України. Своїми науковими працями С.Рудницький охоплював не лише питання географії, але й проблеми суміжних наук – історії, астрофізики, геології, політології, етнографії. Як зазначає проф. О. Шаблій, „наукові і науково-популярні праці С. Рудницького є вагомим вкладом у підвалини української державності в той складний час, коли перед нею однозначно стояло питання: „бути чи не бути?”, в становлення національної самосвідомості українського народу. За своїм значенням у царині українознавства вони співмірні з науковим внеском акад. М.Грушевського”.