石美玉不仅在医疗方面享有盛誉，同时她也是中国教会著名的女布道家。作为一个尊主为大的女子，她热心教会的福音事工。1918年8月19日，石美玉同余日章，陈维屏，诚静怡，胡素贞，蔡苏娟等七人，在牯岭莲谷夏令营，组成了中华国内布道会，由丁立美牧师任总干事。这是华人第一个布道组织，差遣宣教士在中华大地宣教，脚踪遍及边疆各地，对教会发展影响甚大。
1920年，由于受当时盛行的自由神学影响，在华的卫理公会的信仰转变成为“现代派”。石美玉无法认同“不信派”的立场，遂与胡遵理一同离开了卫理公会。二人同到上海，创立了伯特利教会、伯特利神学院、伯特利医院及伯特利中学。翌年，中华医学会上海支会成立,被选为副会长。1922，石美玉购买制造局路639号内的民房及邻近39亩荒地，扩建医院，附设护士学校。除此之外还兴办了小学、孤儿院。
1930年，从美国远道而来的卫理公会的亚斯伯里大学环球布道团参加伯特利夏令圣经会。来自彼岸的那些年轻人，全凭信心仰望神，供应他们一切需要。伯特利教会受圣灵感动，效法他们，于1931年2月，由计志文发起成立了“伯特利环球布道团”。神使用布道团，在中华大地燃起了复兴的火焰。布道团的脚踪遍及中国各省，属灵复兴也延及海外。期间石美玉除在她妹妹去世的时候，曾回九江但福德医院负责一段时间，大部分时间是在上海从事布道。抗战期间，石美玉和胡遵理到香港，把伯特利教会的事工伸展到香港，创办当时最有规模的伯特利神学院，并设有中学。学院造就了不少的青年，成为海外一代教牧的骨干。
八一三事变后，伯特利,医院设施遭到严重破坏。翌年，石美玉在法租界另设分院及诊所。太平洋战争爆发后,租界沦陷,分院及诊所业务近乎停顿。抗战胜利后，石美玉在美国积极筹划经费,在废墟上逐步复兴伯特利医院。伯特利医院业务逐步恢复，由石成志任代院长。1951年5月,石美玉要求上海市政府接办医院。1952年12月,伯特利医院更名为上海市第九人民医院。