沈克非不仅擅长普通外科,对肿瘤外科、骨科、泌尿外科、神经外科和血管外科也有一定的造诣。他设计的肠道无菌吻合术、直肠摺叠术治疗直肠脱垂以及大网膜腹膜后固定术治疗门静脉高压症等方法简单易行,在基层医院内便于推广。他对淀粉海绵的止血作用曾作了进一步的研究。1950年冬,他首次成功地切除了右额叶脑瘤。在他的推动和支持下,上海第一医学院在国内首先创建了神经外科。在他担任中山医院院长期间,他聘请各科专家教授,逐步建立和发展了泌尿外科和胸外科。
为了推动中国外科学的迅速发展,繁荣学术空气和提高中国外科医师的学术水平,他主编国内第一部大型外科参考书《外科学》 ,邀请国内一百多位外科专家教授,撰写和总结中国外科界各方面的工作成果,介绍外科的基础理论和实践经验。该书在1956年出版后,获得广大外科医师的普遍欢迎,重印6次,发行数10万册。为了及时反映50年代后中国外科学的新发展和新成就,他又倾注全部心血重编《外科学》第二版,上医党委对此十分重视,特选派2位高年资外科医师协助他的编审工作。他不仅扩大了编写队伍,还将原来的内容彻底更新和扩大。《外科学》第二版于1963年出版后,立即获得国内外的普遍好评,被誉为中国的“克氏外科学”。在第九次全国外科学术会议上,该书获得卫生部的嘉奖。