李四光發(fā)明了地質(zhì)力學(xué)理論，是注重研究地層結(jié)構(gòu)和力學(xué)性質(zhì)與巖體工程穩(wěn)定性的關(guān)系，該理論反對把巖體當(dāng)做連續(xù)介質(zhì)簡單地利用固體力學(xué)的原理進行巖石力學(xué)特性的分析；強調(diào)要重視對巖體節(jié)理、裂隙的研究，亞視巖體結(jié)構(gòu)面對巖體工程穩(wěn)定性的影響和控制作用。

李四光的科學(xué)成就，大致可分兩個階段，1949年前由于舊中國歷史條件的限制，他側(cè)重地質(zhì)基礎(chǔ)學(xué)科的研究；1949年后，在繼續(xù)重視基礎(chǔ)研究的同時，根據(jù)國家需要集中精力，積極開拓應(yīng)用研究領(lǐng)域。提出蜓科鑒定方法1923年，李四光提出了蜓科鑒定方法，創(chuàng)立了十項標(biāo)準(zhǔn)，將蜓科主要特性，用若干曲線表示出來，使之既有定性概念，也有定量概念，并可以減少文字描述的繁瑣，從而提高了鑒定的標(biāo)準(zhǔn)性科學(xué)性。這十條標(biāo)準(zhǔn)，一直被中國及其他國家蜓科學(xué)者所采用。李四光用這個方法，鑒定了大量的化石標(biāo)本，寫成了他的第一部科學(xué)巨著《中國北方之蜓科》，獲得了伯明翰大學(xué)的科學(xué)博士學(xué)位。對中國第四紀(jì)冰川的研究20世紀(jì)20年代初，李四光開始了對中國第四紀(jì)冰川的研究。他以很大的興趣關(guān)注中國東部有關(guān)第四紀(jì)冰川作用問題，在30年代中，完成了《冰期之廬山》一書，引起中國及其他國家地學(xué)界的很大興趣和探討。

40年代他又對貴州高原、川東、鄂西、湘西、桂北等地作了調(diào)查，發(fā)表了不少有關(guān)中國冰川的文章，為中國第四紀(jì)地質(zhì)學(xué)的研究增加了新的重要篇章。創(chuàng)立地質(zhì)力學(xué)20世紀(jì)20年代中葉，有關(guān)大陸運動起源的討論正值高潮之際，李四光發(fā)表了《地球表面形象變遷之主因》一文，提出了“大陸車閥”自動控制地球自轉(zhuǎn)速度變化作用的假說。地質(zhì)學(xué)中的一個新的理論體系——地質(zhì)力學(xué)就從這里萌芽產(chǎn)生了。