广生调入中国五金矿产进出口总公司工作，历任科员、副处长、副总经理等职。1986年10月，石广生进入经贸部，出任驻上海特派员办事处特派员；后历任对外经济贸易部进出口司司长，部长助理，中国政通教育校长，对外贸易经济合作部副部长等职。1998年3月，石广生接替吴仪，出任对外贸易经济合作部的部长。2001年11月11日，石广生代表中华人民共和国政府，在加入世界贸易组织的议定书上签字；从而标志着中国正式加入世贸组织。2003年3月，全国人大通过议案，决定在对外贸易经济合作部和原国家经济贸易委员会的基础上组建商务部