1958年,经何长工、张劲夫介绍,李四光加入中国共产党,由一个民族主义者成为共产主义战士,同年当选为苏联科学院外籍院士,1969年当选中国共产党第九届中央委员会委员。
李四光毕生致力于地球科学事业。他勤奋好学,博览群书,学识渊博,注重实践,悉心钻研,勇于创新,写下了数百万言140余篇(部)科学论著,为发展地球科学和服务于国民经济建设、环境治理等方面,做了许多开创性的工作,并在多方面作出了巨大贡献:他创建的地质力学,提出构造体系新概念,为研究地壳构造和地壳运动、地质工作开辟了新途径;他关于古生物蜓科化石分类标准与鉴定方法,一直沿用至今,为微体古生物研究开拓了新道路;他建立的中国第四纪冰川学,为第四纪地质研究,特别是地层划分、气候演变、环境治理和资源勘查等开拓了新思路。
为解决经济建设中能源紧缺问题,李四光运用自己创建的地质力学理论和方法,组织指导石油地质工作,在分析中国地质构造特点的基础上,指出新华夏构造体系三个沉降带具有广阔的找油远景,上世纪50年代初提出华北平原和松辽平原的“摸底”工作值得进行,为大庆、胜利、大港等我国东部一系列大油田的勘探与发现,为摘掉我国“贫油”的帽子和石油工业的发展作出了重大贡献。李四光指导铀等放射性矿产勘查取得突破性进展,为发展我国核工业和“两弹一星”作出了重要贡献。