A Livorno lo commosse la processione del Corpus Domini il 24 giugno del 1666; fu poi a Firenze che Stenone, di fede luterana, si convertì al cattolicesimo il 2 novembre del 1667. Sempre a Firenze diede alle stampe, nel 1669, il suo "De solido intra solidum naturaliter contento dissertationis prodromus", in cui enuncia i principi fondamentali della stratigrafia, per cui è riconosciuto come fondatore della scienza della terra: la geologia.