4 октября 1853—1856 — совершил кругосветное плавание:
1854 — Вышел из Кронштадта, обогнул мыс Горн, достиг Дальнего Востока и в бухте Де-Кастри поступил в распоряжение дипломатической миссии Евфимия Путятина; перешёл в бухту Симода (Япония), где во время землетрясения фрегат потерпел крушение.
1861—1862 — В Северной Америке наблюдал за постройкой судов для России.
8 июля 1863 года «за отличие по службе» произведен в чин контр-адмирала[2] с зачислением в Свиту.
1863—1864 — Командующий эскадрой из шести кораблей (фрегаты «Александр Невский», «Ослябя» и «Пересвет», корветы «Варяг» и «Витязь», клипер «Алмаз»), направленной в Нью-Йорк с целью не допустить вмешательства Великобритании и Франции в Гражданскую войну Севера и Юга[3]. В последующем по распоряжению царя часто привлекался к организации и проведению официальных мероприятий по приему особо важных гостей из США. Свободно владел английским языком[4].
1864 — Главный командир Кронштадтского порта, исполняющий обязанности военного губернатора Кронштадта (устроил в городе водопровод, провёл газ, построил казармы).
1864—1865 — Командующий эскадрой в Средиземном море.
1866[5] — 8 ноября 1871 — Главный командир Кронштадтского порта и военный губернатор Кронштадта.
8 ноября 1871 — 1 января 1876 — Товарищ Управляющего Морским министерством.
1 января 1876 — 23 июня 1880 — Управляющий Морским министерством (ушёл по собственному желанию в связи с возникшими в отношениях с Китаем недоразумениями, чтобы возглавить тихоокеанскую эскадру).
23 июня 1880—1884 — Главный начальник морских сил на Тихом океане.
1881 — Полный адмирал.
1882—1884 — Глава Комиссии по пересмотру Морского устава.
Лесовский, прозванный моряками «Дядька Степан», не был злым человеком, но пользовался репутацией жёсткого и требовательного командира. Во время плавания на «Диане» из-за его жестокости (матросов часто пороли линьками) команда едва не взбунтовалась. Спасло ситуацию лишь хладнокровие старшего офицера И. И. Бутакова.
Первая жена — Софья Александровна Филатьева (1805—10.08.1873[6]), из купеческого сословия. В период губернаторства мужа в Кронштадте принимала активное участие в общественной жизни города. В 1867 году по её инициативе в городе было создано Благотворительное общество, взятое под покровительство великой княгиней Александрой Иосифовной. Скончалась в Петербурге от болезни почек. Похоронена в Воскресенском Новодевичьем монастыре. В браке детей не имела.
Вторая жена (с 1874) — Екатерина Владимировна Вестман (1851—после 1884), дочь товарища министра иностранных дел, сенатора В. И. Вестмана. Сопровождала мужа в его плавании на Дальний Восток. Брак был бездетным. Овдовев, жила на пенсию от государства. Говорили, что когда вдова Лесовского решила выйти снова замуж, то писала прошение
к императору Александру III о сохранении ей пенсии в надежде, что монарх и Россия «не забыли службу её мужа, адмирала Лесовского». Но резолюция императора гласила: «Ни я, ни Россия не забыли службу почтеннейшего Степана Степановича, а вот вдова его забыла. Отказать»[источник не указан 2558 дней].