1949年秋，中華人民共和國(guó)成立在即，李四光被邀請(qǐng)擔(dān)任政協(xié)委員，然而做好回國(guó)準(zhǔn)備時(shí)卻被倫敦的朋友（凌叔華、陳源夫婦）告知，國(guó)民黨政府駐英大使已接到密令，要其公開(kāi)發(fā)表聲明拒絕接受政協(xié)委員職務(wù)，否則將被扣留。

李四光當(dāng)機(jī)立斷，只身離開(kāi)倫敦來(lái)到法國(guó)。兩星期之后，夫婦二人在巴塞爾買了從意大利開(kāi)往香港的船票，于1949年12月啟程秘密回國(guó)，直到1950年5月6日，李四光終于到了北京。1950年5月，出任中國(guó)科學(xué)院副院長(zhǎng)、中國(guó)地質(zhì)工作計(jì)劃指導(dǎo)員會(huì)主任、中華全國(guó)自然科學(xué)專門學(xué)會(huì)聯(lián)合會(huì)**。1951年4月，當(dāng)選為世界科學(xué)工作者協(xié)會(huì)執(zhí)行委員會(huì)***；同年8月，中國(guó)長(zhǎng)春地質(zhì)?？茖W(xué)校、山東大學(xué)地質(zhì)礦產(chǎn)學(xué)系、東北工學(xué)院地質(zhì)學(xué)系和物理學(xué)系合并為東北地質(zhì)學(xué)院（后名長(zhǎng)春地質(zhì)學(xué)院，現(xiàn)為吉林大學(xué)地學(xué)部），李四光擔(dān)任首任院長(zhǎng)。1952年，李四光再次應(yīng)邀回到中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)研究所工作；同年9月，任中華人民共和國(guó)地質(zhì)部部長(zhǎng)。1955年，被選聘為中國(guó)科學(xué)院學(xué)部委員（后改稱院士）。1956年2月，成立地質(zhì)力學(xué)研究室，兼室主任；1958年，室改成所，兼任所長(zhǎng)。1958年6月，被蘇聯(lián)科學(xué)院授予外籍院士；同年8月，任中國(guó)科學(xué)院原子能委員會(huì)主任；同年9月，任中國(guó)科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)**；同年12月，經(jīng)何長(zhǎng)工、張勁夫介紹，加入中國(guó)***。20世紀(jì)60年代以后，李四光因過(guò)度勞累身體越來(lái)越差，還是以巨大的熱情和精力投入到地震預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)以及地?zé)岬睦玫裙ぷ髦腥ァ?969年4月，被選為中國(guó)***第九屆中央委員會(huì)委員。1970年8月，任國(guó)務(wù)院科教組組長(zhǎng)。1971年4月29日，李四光因病逝世，享年82歲。