由于中国科协曾经是世界科协发起会员，新中国成立后，李四光被推为世界科协的副主席之一。在五六十年代，李四光与世界科协主席法国著名科学家约里奥•居里（J.Curie）等常有书信往来，共同对反对原子战争保卫世界和平、声援被迫害的科学家等活动，表示了相互的支持。1956年，世界科协成立10周年，4月1日至3日世界科协第届执行局会议和协会成立10周年纪念会在北京举行，英国物理学家鲍威尔（世界科协副主席之一）等及理事十余人到会。李四光在会上发言，强调要使科学服务于崇高的目的——为人类谋更多的福利。1964年8月21—31日，由中国邀请有亚、非、拉、澳44个国家367位科学家参加的国际科学讨论会在北京举行。会议前夕，李四光以中国科协主席身份，在人民大会堂主持了招待会，数百位中国科学家和各国科学家欢聚一堂。陈毅副总理在会上致词，称这次讨论会是各国科学家胜利会师的大会、团结的大会。会议期间，朱德等国家*分别接见了到会的全体科学家。
由于李四光本人的科学造诣和他在国内外科学活动中的声誉，在第二届全国政协会议期间，他作为科学界的代表当选为政协副主席，并连续当选为第三、第四届政协副主席。
李四光在工作中，特别注意工、农业建设中需要多学科综合技术解决的问题，常组织各个有关专业的科学家，分工协作，共同探索解决问题的途径与方法。
李四光很早就关注原子能科学研究工作，归国到职后，即关注钱三强的工作安排。积极支持近代物理所的建立，多次由钱三强陪同到所视察并与科学家座谈，并和当时院党组*张稼夫多次讨论原子能研究工作的安排问题。
1950年9月中国地质工作计划指导委员会成立，统一部署全国地质调查研究与勘探工作。1952年9月，在地质工作计划指导委员会的基础上成立了中华人民共和国地质部，李四光任部长，何长工、刘杰、宋应任副部长。为了适应国民经济建设迅速发展的需要，根据中央指示，地质部一开始就采取了大转变、大发展的方针。在全国高校院系调整的基础上，建立了北京、长春等地质院校，开始大规模培训新生力量。中国地质工作出现了空前未有的蓬勃发展的形势。
1953年夏末，李四光在北戴河休养期间，正值朱德委员长、李富春副总理也在此休养。李四光到朱德住所向朱德作了放射性探测演示，随后两人进行了较长时间的交谈。1954年，地质部着手放射性矿产资源的调查，在地质部普查委员会内成立第二办公室，专管铀矿地质工作。不久，二办扩大成为地质部三局（以后改属二机部、三机部和核工业部）。1955年1月15日，李四光、刘杰、钱三强参加了*主席主持召开的中央*处扩大会议，汇报了铀矿地质工作的进展，再次演示了铀矿石标本的探测反应。当与会领导听到了探测器“嘎嘎”的声响，大家都很高兴。*当场作了重要的讲话，指出：“我们只要有人，又有资源，什么奇迹都可以创造出来。”由此，我国拉开了原子能事业的序幕。李四光在中国科学院院务常务会议上提出了加强原子能研究，推广同位素应用的建议。经科学院党组与二机部党组联合报请中央政治局批准，成立“中国科学院原子核科学委员会（简称核委），李四光为主任委员，张劲夫、刘杰、钱三强为副主任委员。钱三强负责核委的经常工作。
