同年六月，赵匡胤接替张永德任殿前都点检时，石守信接替赵匡胤任殿前都指挥使。

世宗死，子柴宗训即位，石守信以义成军节度使，仍兼任殿前都指挥使。

石守信是以赵匡胤为首的“义社兄弟”中，继李继勋、赵匡胤之后第三个建节的，而且长期与赵匡胤同在殿前司共事，是赵匡胤的部属、亲信，后周末成为赵匡胤的副手，关系最为密切。

显德七年正月初，赵匡胤指使人谎报军情，暗中与赵匡胤勾结的次相王溥，促使首相范质仓促派赵匡胤率军北上，石守信是殿前司留京的最高长官，是赵匡胤事前安排的内应。

赵匡胤于当天晚上准备兵变时，派心腹小校郭延赟驰回京城向石守信报告，石守信立即部署“将士环列等待天明”，等待策应赵匡胤兵变部队回京。

由于有石守信等指挥的殿前司禁军策应，赵匡胤的兵变部队得以顺利进城，石守信功不可没。

宋朝建立，石守信列在六位主要开国元勋之首，升任侍卫马步军副都指挥使，并改兼归德军节度使。当年赵匡胤的封地。

建隆元年四月，昭义军节度使李筠反宋，赵匡胤立即派石守信为主帅率前军进讨，并先后于长平、泽州南，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。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，宋太祖解除宿将兵权，石守信改任天平军节度使，虽保留侍卫马步军都指挥使军职，“其实兵权不在也”。

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。开宝六年(973)，石守信的使相衔升为侍中。

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“凡十七年不徙，专事聚敛，积财巨万”。

太平兴国二年(977)，罢天平军节度使改以中书令衔任西京留守。

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，“驱迫甚急，而佣直不给，人多苦之”。

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。

太平兴国七年，移为镇安军节度使。太平兴国九年(984)六月死，终年57岁，追封威武郡王，谥武烈。

宋太祖赵匡胤建立宋朝后，也像其他帝王一样担心跟随自己一同打天下的功臣对自己的帝位有所不利，来采取措施巩固皇权，赵匡胤首先想到的便是兵权。

于是在建隆二年七月初九晚上，宋太祖把石守信、高怀德等禁军高级将领留下喝酒，酒过三巡，菜过五味。

宋太祖忽然把话一转，诉说起心中的苦闷：“朕若没有诸位，也当不了皇帝。朕虽身为天子，还不如做节度使快乐。当了皇帝之后，朕从来没有好好睡过。”

此话令石守信等人大惊失色：“陛下为什么这么说，现在天命已确定，谁敢再有异心?”

太祖曰：“谁不想要富贵?有一天，你部下一样对你黄袍加身，拥戴你当皇帝。纵使你不想造反，还由得着你们吗?”

石守信等将领跪下磕头，哭着说：“臣等愚昧，不能了解此事该怎么处理，还请陛下可怜我们，指示一条生路。”

宋太祖借机表达了自己让他们放弃兵权的想法，建议“人生苦短，犹如白驹过隙，不如多累积一些金钱，买一些房地产，传给后代子孙，家中多置歌妓舞伶，日夜饮酒相欢以终天年，君臣之间没有猜疑，上下相安，这样不是很好吗?”

大臣们答谢说：“陛下能想到我们这事，对我们有起死回生的恩惠啊!”

第二天，石守信、高怀德、王审琦、张令铎、赵彦徽等上表声称自己有病，纷纷要求解除兵权，宋太祖欣然同意，让他们罢去禁军职务，到地方任节度使，并废除了殿前都点检和侍卫亲军马步军都指挥司。

在世人的眼里，历史就是那些冷冰冰的字，而实际上并非如此。