1940年在广西担任广西省立艺术馆教员。1941年至1944年进入新中国剧社担任演员。1945年进入延安鲁艺。

1945年至1946年担任华北联大戏剧系教员。1948年参加河北石家庄宣传部工作，1948年7月1日加入中国共产党。新中国成立后致力于中国的电影事业，主演的电影《赵一曼》获得1950年第五届卡罗维发利国际电影节“优秀女演员表演奖”，成为新中国第一位在国际电影节获奖的女演员。后在北京电影学院任教。

1961年在北京人民艺术剧院担任导演和编剧工作。 

1984年8月1日石联星在北京病逝，享年60岁。