В 1897 году вместе с Константином Клодтом командирован училищем за границу «за счёт процентов с премии имени С. М. Третьякова». Посетил Германию, Францию, Италию.
В 1898 году по возвращении из командировки исполнил статую «Камнебоец».
В 1907 году выставил так называемую «Лесную серию» — ряд деревянных изваяний славянских языческих богов. В них автор сочетал архаические мотивы, приёмы примитивной скульптуры и модернистскую экспрессию.
В 1910 году участвовал в конкурсе проектов памятника Александру ll в Санкт-Петербурге.
В 1912 году путешествовал по Греции и Египту. Поездка стала для Коненкова возможностью ещё лучше понять древнее искусство, почувствовать свою связь с античными мастерами[5]. В Греции из настоящего пентелийского мрамора исполнил несколько работ, вдохновленных древними образцами («Эос», две «Коры»)[6].
В августе 1916 года был избран в действительные члены Императорской академии художеств. Организовал первую персональную выставку в своей мастерской на Пресне. В декабре 1916 года провёл вторую, а в ноябре 1917 года — третью персональную выставку в своей мастерской.
После революции 1917 года принимал участие в плане монументальной пропаганды, однако чиновники от власти настороженно приняли его модернистские, экспрессивные работы. В 1917 году вошёл в отдел пластических искусств Комиссии по охране памятников старины и искусства, в Коллегию художников театра и комиссии «Кра́соты Москвы». В 1917—1919 годы — организатор и председатель Московского профессионального союза скульпторов-художников.
Работал над «лесной серией», в которой широко использовал дерево, применяя различные приёмы обработки. Для него лес — это воплощение стихийных сил природы, символ красоты. Он творчески переосмыслил образы старинных преданий, использовал приёмы народной резьбы. К серии принадлежат такие работы как «Старенький старичок» (1909), «Старичок-полевичок» (1909), «Стрибог» (1910), «Вещая старушка» (1916), «Дядя Григорий» (1916), «Нищая братия» (1918).
Прообразом лица, изображённого в скульптуре «Вещая старушка», скульптору послужила чрезвычайно популярная в 1915—1916 годах русская сказительница былин и сказов М. Д. Кривополенова, простая пинежская крестьянка, удивившая Россию своим природным талантом.
Параллельно с «лесным циклом» работал над «греческим циклом» (работы «Юноша» и «Горус»).
Его работы часто выдержаны в традициях русского народного искусства, деревянной резьбы. («Крылатая» (1913), «Жар-птица» (1915), «Кариатида» (1918).
В 1923 году участвовал в оформлении Всероссийской сельскохозяйственной и кустарно-промышленной выставки в Москве, для которой выполнил из дерева статуи «Рабочий», «Крестьянка», «Текстильщица» и другие.
В конце 1923 года вместе с женой, по предложению А. В. Луначарского уехал сначала в Ригу, а затем в США для участия в выставке русского и советского искусства. Предполагалось, что поездка продлится только несколько месяцев, однако возвращение на родину состоялось только через 22 года. Основным местом жительства и работы в этот период стал Нью-Йорк.
Провёл персональные выставки в Нью-Йорке в 1925 году и в Риме в 1928 году.
В 1935 году администрация Принстонского университета заказала скульптору бюст учёного А. Эйнштейна. Великий физик с уважением относился к творчеству русского скульптора, но с ещё большим вниманием — к его супруге (по сомнительной, но устойчивой версии из мемуаров П. Судоплатова — агенту советской разведки) Маргарите Ивановне, также состоявшей в знакомстве с Робертом Оппенгеймером, «отцом американской атомной бомбы»[8].
В США был членом общины «Ученики Христа», основанной проповедником Ч. Т. Расселом.
По личному приказанию Сталина в 1945 году был зафрахтован пароход «Смольный», на котором скульптора и все его работы перевезли в СССР. Многие авторские гипсы были затем переведены в материал. Скульптор получил мастерскую на улице Горького в Москве.
Довелось мне быть однажды вместе со школьниками у Конёнкова, в его мастерской на углу улицы Горького и Тверского бульвара. Колоритный старец показывал детям свои извлечённые им из дерева чудеса: всяких лесовиков, полевичков, зверушек, лесную нечисть, рассказывал, как в детстве любил слушать старого пасечника, изображал, как тот вытаскивал из бороды запутавшихся в ней пчёл. И в конце встречи Сергей Тимофеевич угостил нас редкостным зрелищем. В то время он работал над проектом памятника Ленину, который, по его замыслу, должен был представлять установленную на Воробьёвых горах высоченную фигуру вождя, с протянутой рукой вращающуюся в течение суток вокруг своей оси вслед за движущимся солнцем. «Степан! Заводи!» — раздался вдруг громкий голос Сергея Тимофеевича, и тотчас же откуда-то из дверей выбежал похожий на обломовского Захара нечёсаный мужик, включил что-то в памятнике, агрегат загрохотал, и Владимир Ильич медленно задвигался вокруг своей оси, к восхищению школьников[11].
Скульптор также выполнил обещание, данное М. Горькому во время их встречи в Италии, создав портрет внучки писателя Марфы, её дочери Нины и матери — Надежды Алексеевны Пешковой и объединив их в цикл «Три возраста» (скульптурные портреты «Марфинька» и «Ниночка»).
В галерее портретов особое место занимают изображения композиторов, в том числе И. С. Баха и Н. Паганини.
Из не воплощённых работ — проект памятника Александру II.
В 1974 году, к столетию скульптора, в Москве, в доме, где он прожил свои последние 24 года, был открыт музей, названный «Мемориальный музей-мастерская Конёнкова». В него входят собственно мастерская, где работал мастер, его квартира, кабинет, а также холл и вестибюль. Интерьер выполнен по проекту самого С. Т. Конёнкова.
На стене музея установлена мемориальная доска-барельеф.
Конёнков С. Т. и др. Встречи. Воспоминания современников о скульпторе / Сост. и вступ. статья Н. Н. Банковского; ред. текстов и коммент. Н. Н. Марениной. — М. : Советский художник, 1980. — 271 с. : ил. — 15 500 экз. — OCLC14904665.
Конёнков С. Т.Мой век : Воспоминания / С. Т. Конёнков; лит. запись Ю. А. Бычкова. — Изд. второе, доп. — М. : Политиздат, 1988. — 383 с. : ил. — 200 000 экз. — ISBN 5-250-00109-2. — OCLC28613946.
Конёнков С. Т. Пророчества о войне. Письма Сталину. — М.: Родина, 2022. — 238, [1] с. : портр. — ISBN 978-5-00180-997-5