李四光发明了地质力学理论，是注重研究地层结构和力学性质与岩体工程稳定性的关系，该理论反对把岩体当做连续介质简单地利用固体力学的原理进行岩石力学特性的分析；强调要重视对岩体节理、裂隙的研究，亚视岩体结构面对岩体工程稳定性的影响和控制作用。

李四光的科学成就，大致可分两个阶段，1949年前由于旧中国历史条件的限制，他侧重地质基础学科的研究；1949年后，在继续重视基础研究的同时，根据国家需要集中精力，积极开拓应用研究领域。提出蜓科鉴定方法1923年，李四光提出了蜓科鉴定方法，创立了十项标准，将蜓科主要特性，用若干曲线表示出来，使之既有定性概念，也有定量概念，并可以减少文字描述的繁琐，从而提高了鉴定的标准性科学性。这十条标准，一直被中国及其他国家蜓科学者所采用。李四光用这个方法，鉴定了大量的化石标本，写成了他的第一部科学巨著《中国北方之蜓科》，获得了伯明翰大学的科学博士学位。对中国第四纪冰川的研究20世纪20年代初，李四光开始了对中国第四纪冰川的研究。他以很大的兴趣关注中国东部有关第四纪冰川作用问题，在30年代中，完成了《冰期之庐山》一书，引起中国及其他国家地学界的很大兴趣和探讨。

40年代他又对贵州高原、川东、鄂西、湘西、桂北等地作了调查，发表了不少有关中国冰川的文章，为中国第四纪地质学的研究增加了新的重要篇章。创立地质力学20世纪20年代中叶，有关大陆运动起源的讨论正值高潮之际，李四光发表了《地球表面形象变迁之主因》一文，提出了“大陆车阀”自动控制地球自转速度变化作用的假说。地质学中的一个新的理论体系——地质力学就从这里萌芽产生了。