1949年10月1日，*在天安门城楼宣布中华人民共和国成立了。李四光从报纸上见到新中国成立的消息，恨不得立即起程归国。正在这时，得一位友人通知，说国民党政府驻英大使馆，奉命要阻拦他回国。李四光当即和夫人商定，星夜只身离英，摆脱监视；夫人随后赶到巴塞尔与他会合，然后赴意大利并从热那亚港登轮启程回国。1950年4月初，李四光夫妇经香港抵广州，回到了祖国大陆。5月来到了北京。
李四光被安排在北京饭店临时住下后，*总理曾亲自到住处来看望他，两人谈了将近3个小时。*提出，希望李四光能帮助党和政府团结全国广大的科学家为繁荣祖国的科学事业出力；并协助郭沫若院长做好自然科学方面科学家的工作。还有一项急待着手进行的重要工作，期待他去做，那就是把旧中国分散在全国各地的地质工作者组织起来，为急待开展的工矿资源勘察服务。李四光深知完成这三项任务的艰巨性和紧迫性。他承担了下来。
关于团结科学家的工作，李四光一直是很热心的。早在抗日战争后期，一部分科学技术工作者不满于当时政府对科学界的迫害，在当时共产党驻重庆办事处和*的关怀下，在重庆成立了科学工作者协会（简称科协），推举竺可桢为理事长，李四光为监事长，凃长望为总干事。科协的发展很快，在国内大城市和中国留学生较多的国家先后成立了分会，并于1946年7月，与法、英、美、捷等国的一些科学团体共同发起成立了世界科学工作者协会（简称世界科协）。北京解放后，1949年5月，在共产党统战部的推动下，中国科协与中国科学社（1915年成立）、中国自然科学社（1927年成立）、东北科学研究会（1948年东北解放后成立）共同发起建议召开一次全国科学会议。经过酝酿，由吴玉章主持，举行了筹委会会议，决定召开中华全国第一次科学工作者代表大会，并讨论推选出科学界参加新政协第一届全国委员会第一次会议代表17人，李四光是其中之一。政协一届一次会议闭幕后，10月1日，中华人民共和国中央人民政府成立。11月1日，政务院决定成立中国科学院，任命李四光为副院长之一。李四光这时还在国外，未能赶上参加上述会议。
李四光回到北京，出席了一届政协第二次会议，并作了一次发言，受到与会者的重视。不久他参加全国教育会议，*接见代表时，还对他在政协的发言表示了赞许。
8月17日，中华全国第一次自然科学工作者代表大会正式举行，李四光以中国科学院副院长身份，在会上作了题为《新中国的科学研究》的报告。这次会上还通过筹委会建议成立的以各门学科学会为会员的“中华自然科学专门学会联合会”（简称科联）；以科技工作者个人为会员的“中国科学技术普及协会”（简称科普）。大会推选李四光为科联主席，侯德榜等为副主席；推选梁希为科普主席，茅以升等为副主席。1958年因形势要求，两会合并为中华全国科学技术协会，李四光当选为主席。在李四光的主持下，并在几位副主席和各有关单位的积极支持下，科协对促进广大科学技术工作者通过学会进行跨机构间的学术交流和国际交流，对新学科学会的建立，对人民科学技术教育的普及，都起到了积极的推动作用。
