三十年代初，为了进一步探讨地壳表面各种痕迹的规律，李四光不畏艰险，几次横渡大江，跨越秦岭、南岭，亲自勘探测量，实地观察地层构造。
１９５３年，李四光提出了“新华夏构造体系。”１９５４年，他亲自组织队伍，在松辽平原和华北平原开展石油普查，经过几年的艰苦努力，相继发现了大庆油田、胜利油田、大港油田……接着，李四光与其它地质工作者共同努力，使我国很快找到了钨、铬、铀、金刚石、煤及稀有金属矿藏，并在开发地热、地下水，研究第四纪冰川等方面取得了重大成果。
李四光的研究涉猎广泛，在古生物学、冰川学研究上取得很大的成绩。他对第四纪冰川遗迹的研究推翻了过去的“中国无第四纪冰川”的断言。在地质学理论的研究上，最重要的工作是创建了地质力学。他运用力学的观点研究地壳运动与矿产分布规律，把各种构造看作是地应力作用的结果。对于中国东部地区的地质特点，李四光运用地质力学的理论分析，他认为新华夏构造体系的３个沉降带具有广阔的找油前景，从而否定了“中国贫油”的观点。在地震研究中，李四光强调，在研究地质构造活动性的基础上，要认真观测地应力的变化。
