李四光回到新中國的消息很快傳遍全世界，他還沒有來得及充分休息，便出席了6月份召開的中國人民政治協商會議第一屆全國委員會第二次會議。他在大會上用高度概括的語言分析了歐美各帝國主義之間的矛盾，以及各國統治集團對待新中國不盡相同的態度，引起強烈反響，成為他回國後首次麵向全國、全世界發表的公開宣言。
毛主席對李四光的發言十分讚賞，認為是“愛國的、反帝的”。在不久之後的全國高等教育會議期間，毛主席第一次會見了李四光，親切地對他說：“李四光先生，你回來了，歡迎你。你在政協會上的發言講得很好！”兩個人緊緊握手，李四光為毛澤東的誠摯、謙遜而感動。
朱德、劉少奇、陳雲、李富春等諸多黨和國家領導人，也都在相應場合會見了李四光，皆以革命同誌關係相待。盡管這時的李四光還沒有加入中國共產黨，他的思想卻與這個偉大的政黨融為了一體，彼此之間堪稱名副其實的肝膽相照。
1950年6月下旬，李四光出席政協委員會關於最後審定中華人民共和國國徽方案會議。會議要求，從中央美術學院設計方案和清華大學設計方案中審定一個。討論中，以田漢為首的一部分委員讚成美術學院的方案，以張奚若為首的另一部分委員讚成清華大學的方案，雙方爭持不下。這時，周總理來到會場聽取意見。他見李四光一直凝視著兩個並排掛在牆上的國徽放大模型沉思不語，便要李四光表態。李四光指著清華大學的方案模型說：“我看這個好，天安門廣場寬廣，五星紅旗布滿天空，夠氣派！”總理大笑，表示讚成，最終確定了清華大學的設計方案。
當年12月，李四光夫婦由六國飯店遷至東城遂安伯胡同新居。李四光一到北京，立即開始籌辦組織全國地質工作者的事宜。他廣泛征求地質工作者的意見，並親自擬訂了一份征求意見信，發給全國所有的地質工作人員。經過充分的討論和研究，最後提出成立“一會、二所、一局”的意見。“一會”是指成立地質工作計劃指導委員會；“二所”是指成立中國科學院地質研究所和古生物研究所；“一局”是指成立財政經濟委員會礦產地質勘探局。