本世纪20年代创立了地质力学,为地质理论作出了巨大贡献.他运用力学观点来研究地壳运动现象,将各种构造形迹看作地应力活动的结果,建立了“构造体系”这一地质力学的基本概念,为探索地质自然现象提供了新方法,为研究地壳运动规律开辟了新途径,开创了地质科学的新局面 ,在国际上享有崇高声誉.他的理论为我国石油勘探作出巨大贡献.例如他运用地质力学分析我国东部地区地质构造特点,认为新华夏构造体系的三个沉降带具有广阔的找油远景,从理论上否定了“中国贫油”论.大庆、胜利、大港等油田的相继发现证实了他的科学预见.在地震地质工作方面,他强调在研究地质构造活动性的基础上,观察地应力的变化,为实现地震预报指出了方向.此外,李四光早在20年代初,实地考察了我国太行山麓、大同盆地、庐山和黄山等地,先后发现等四纪冰川遗变迹,推翻了国际上许多冰川学权威断言中国无第四纪冰川的错误结论.
