李四光还运用力学原理和运动的观点，来分析、研究地壳构造和地壳运动的现象，探索它们的规律以及矿产分布的规律，从而创立了一门崭新的学科———地质力学。这是他对科学的又一重大贡献。
抗日战争时期，李四光将地质研究所从南京辗转迁到了重庆。由于他的威望日隆，蒋介石几次想拉拢他，都未能得逞。抗战胜利后，白色恐怖日益严重，一个正直的知识分子已难以立足，他恰巧接到了国际地质学会的邀请，请他参加第八届地质会议，于是便动身去了英国。他在会上发表了《新华夏海的诞生》一文，以充分的科学论据，震撼了欧、美传统的地质学。
１９５３年，大规模的经济建设开始，祖国急需石油，给地质工作者提出了严峻的任务。李四光运用地质力学原理和多年的调查研究成果，积极寻找石油。他建议中央将石油普查工作作战略东移，对松辽平原和华北平原进行石油普查。他并亲自参与这项工作，终于发现了大庆油田。
他又把地质普查工作转移到渤海湾、黄河下游等地，不久便相继找到了大港油田、胜利油田、华北油田以及江汉油田。他的科学成就，彻底粉碎了以往存在的“中国贫油论”。
从六十年代起，我国连续发生强烈地震，这又给地质工作者提出尖锐的新课题。李四光急国家所急，抱病投入地震预报的研究。１９６６年邢台发生强烈地震后，他用观察地应力变化的方法，预见到地震有向东北发展的趋势。后来，他的预见果然得到了证实。