民国政府建立后，同盟会总部从东京移到南京，活动也从秘密改为公开。此时，同盟会的“一哥”地位牢牢确立，共进会、文学社等之前意气风发的革命组织一起并入湖北同盟会，重新建立支部。李四光一年前的结义兄弟石瑛被选为支部长，李四光被选为书记(相当于秘书)。这是李四光政治生涯中第一个响亮的头衔。

被后人誉为“民国第一清官”的石瑛，是孙中山先生的忠实信徒和亲密战友，早在1905年就与吴稚晖等接受孙中山指示，在英国组织同盟会欧洲支部，是该支部的创建人和负责人，为推翻帝制、建立民国立下了汗马功劳。1910年，石瑛与李四光义结金兰。

而让李四光真正忙碌起来，还在实业方面。孙中山特别重视民族实业的振兴，称它是“中国存亡的关键”，特通电各省军政府立即设立实业司，专门从事实业管理。南京临时政府成立后不久，李四光即被孙中山委任为特派汉口建筑筹备员。为促进实业发展，临时政府还成立了不少促进实业发展的协会，在中央和各省成立实业部和实业司。

李四光于1912年初参与发起组织了中华民国实业协会。1月30日，该协会在南京召开成立大会，选李四光、万葆元为正副会长，马君武为名誉会长。该协会的宗旨为：“振兴实业，扩充国民生计，挽回利权。”中华民国实业协会的宣言书称：“中山先生三民主义，以今日观之，民族渐趋统一矣，民权自兹日伸矣，民生问题独未解决……同仁安得不各竭所知，聊尽绵薄欤。”表示了他们努力推进实业建设的意愿。

1912年2月7日，湖北军政府最高军政长官都督黎元洪召开省府政要会议，设立实业部，用投票方式公开推选实业部长(类似于今天的省发改委主任)。由于李四光担任建筑筹备员期间工作出色，又是湖北人，公选投票中获得绝大多数选票，顺利荣任实业部长。此时的李四光，年仅23岁。

实业，即工农商业。实业部长，是一省实业管理的最高行政官员，掌管全省农工商矿及一切实业行政事宜。湖北是国内实业比较发达的区域。早年，张之洞在这里先后创办了汉冶萍钢铁公司、纱麻布丝四局，以及造纸、制革、针钉、毡呢和制砖等众多类型的官办实业。与此同时，民办工商业更为兴隆，至中华民国成立之前，仅武汉一地就涌现出纺织、水电、玻璃、碾米、面粉、榨油、纸烟、火柴和机械制造等20余所不同规模的工厂。然而，全省的金融和交通等要害领域，却被英、日、德、美等列强控制。

武昌起义前后，革命军虽然也曾派人保护官办企业的厂房与设备，但终因战事影响，清兵败退之前又在汉口大肆焚毁，极多企业受到不同程度的损失。不言而喻，摆在李四光面前的振兴实业任务极其艰巨。

实业部设正副部长、参事、秘书、庶务各室。另设三科：农林、工商、矿务，统筹全省农林、工商和矿业各方面行政事务。除副部长之外，各级官员达70余人。如此重任担在一个20岁出头的年轻人肩上，压力之大可想而知。2月16日，实业部在武昌三道街旧盐通署开始办公。3月5日，南京临时政府内务部下达指示，各省实业部一律改为实业司，李四光由部长变成司长。

因实业行政事务非常繁忙，不久，实业司改三科为五科：农、林、工、商、矿。其中，农科设五课：农事、水产、畜牧、蚕桑、茶务；林科设三课：林政、生产、经营；工科设三课：劝工、惠工、考工；商科设四课：商政、营业、登录、度量衡；矿科设两课：矿务、矿计。在李四光精心调整下，机构设置初步完善。23岁的李四光，初步展示出卓越领导者的风范，但这一切，只是源于他那颗善于思考和勤于推演的大脑。

除此之外，李四光每日翻阅昔日的卷宗档案，亲自到各厂矿调查研究，拟定了雄心勃勃的重振计划。他的肩上，沉甸甸地担着孙中山在《大总统令内务部筹划兴复汉口市场文》中提出的“务使首义之区，变为模范之市”的期望。这里既有对湖北实业的殷殷期望，更有对青年才俊李四光的殷殷期望。孙中山深知这个青年不会让他失望，只有更多地给他加担子，他才能做出更大的成就来。

李四光毕竟是李四光，不仅怀有报国壮志，而且具备实业管理的学识和才能，再加上废寝忘食的敬业精神，不仅很快医治了战争创伤，同时凭借各项强有力的措施，迅速扭转了混乱局面。他首先派人接管清朝劝业道(实业衙门)所属的各实业部门，腾出曾被军队占领的房舍，接着严惩一切贪赃枉法之徒，并且经过宣传与扶持，促使官办与民办各企业恢复生产。

此外，他与本司人员共同努力，创建了各科附属产业。农科有农事试验场、茶叶讲习所、蚕业讲习所、女子蚕业讲习所，林科有全省模范林事试验场，工科有全省模范大工厂、制革厂、红砖第一厂、湖北造砖厂，商科有两湖劝业场、商品陈列馆，矿科有炭山湾煤矿官厂、陈家湾煤矿官厂、韩家山铜矿厂、硝磺总厂、兴大矿物局等。

根据孙中山指示，李四光派人员清查、测量和登记被焚各家房屋地基的面积，同绅商就汉口商务、设立建筑公司、保护营业权、水陆联运等方面问题，统盘筹划，以恢复汉口商业市场。他频繁往来于南京与武汉之间，工作十分努力，为调整恢复工商业、支援革命战争做了大量工作，湖北省实业发展出现了勃勃生机。

未来的美好似乎变得清晰可见，在李四光的闭目冥想中，渐渐地，这样的生活只有动力，而毫无压力！

然而，好景不长，资产阶级自身固有的软弱和妥协，致使身居政府要职的黄兴、宋教仁和汪精卫等竟然响应了袁世凯的议和主张，孙中山陷入困境。最终，在内外夹击的形势下，孙中山无可奈何，只好让步。但他仍然以国民政府名义通电袁世凯，向他提出3项必须遵守的条件：一、清帝退位，政权同时消灭，不得私授其臣民；二、在北京不得更立临时政府；三、各国承认中华民国之后，临时总统辞职，请参议院公举袁为大总统。

按照这3条，就可以限制袁世凯在北京称王称霸，约束他遵照南京政府制定的宪章管理国家。此时，口蜜腹剑的军阀加政客袁世凯，通过各种诱骗手段促使南京政府内部响起一片歌颂其本人的聒噪之音。孙中山见大势已去，不得不于1912年2月14日将临时大总统的席位让给袁世凯。