Jest autorem ok. 160 publikacji naukowych poświęconych głównie gwiazdom zmiennym (zwłaszcza posiadającym pola magnetyczne), a także artykułów popularnonaukowych i haseł encyklopedycznych oraz podręcznika „Fizyka atmosfer gwiazd”. Prowadził między innymi wykłady „astrofizyka obserwacyjna”, „atmosfery gwiazdowe” i „tajemnice Wszechświata”. Był promotorem sześciu prac doktorskich. Działał na rzecz przystąpienia Polski do Europejskiego Obserwatorium Południowego. 28 października 2025 odnowiono jego doktorat podczas uroczystości, która miała miejsce w Pałacu Kazimierzowskim.
Spis publikacji naukowych Kazimierza Stępnia
Sprawowane funkcje i członkostwo w organizacjach krajowe: członek Polskiego Towarzystwa Astronomicznego (od 1962 roku), członek honorowy (od 2015 roku) redaktor naczelny czasopisma naukowego „Acta Astronomica” (1969–1990) dyrektor Obserwatorium Astronomicznego UW (1980–1986) wiceprezes Zarządu Głównego Polskiego Towarzystwa Astronomicznego (1988–1990) prodziekan Wydziału Fizyki UW (1990–1996) przewodniczący Rady Naukowej Centrum Astronomicznego im.