Działalność naukowa W zakresie geologii Steno udowodnił, że część skał powstaje na drodze sedymentacji, czyli że są to skały osadowe. Sformułował także, obowiązujące do dziś, cztery podstawowe zasady stratygrafii: zasadę pierwotnie poziomego położenia warstw skalnych, ciągłości obocznej warstw, zasadę superpozycji oraz zasadę następstwa gatunkowego. Był też propagatorem tezy, że skamieniałości są pochodzenia organicznego. Wprowadził jeden z pierwszych podziałów dziejów Ziemi na epoki geologiczne. Prowadził także badania krystalograficzne odkrywając prawo stałości kątów w kryształach.
W zakresie medycyny Steno zajmował się głównie poznaniem systemu mięśniowego człowieka.
Główne prace thumb|Elementorum myologiae specimen, 1669 Observationes anatomicae (1662) De Musculis et Glandulis Observationum Specimen (1664) Elementorum myologiæ specimen, seu musculi descriptio geometrica : cui accedunt Canis Carchariæ dissectum caput, et dissectus piscis ex Canum genere (1667/1669) Discours sur L'Anatomie du Cerveau (1669).