广西建设研究会是桂系成立的最大的文化团体。桂林“八路军办事处”利用该会招贤纳士之机，派遣和引荐了一批党内外专家学者入会当研究员，以公开合法的身份开展文化救亡活动，如胡愈之、邵荃麟、范长江、张志让、千家驹等均被聘为研究员，胡愈之和千家驹还分别担任该会文化部和经济部的副主任。他们在会内团结进步分子，宣传抗日、民主、进步，使该会成为抗日救亡文化运动的重要阵地。
在近240位研究员中,李四光同范长江的友情逐渐深厚。共产党员范长江此时刚满30岁，年轻热情，是著名的新闻记者，他给李四光介绍延安抗日自救的感人事迹，剖析西安事变时中共如何从民族利益出发，促进和平解决西安事变的过程。在范长江清晰而具体的描摹中，李四光对中共和周恩来渐渐产生敬仰之情。
李四光的朋友遍天下，而且几乎各个都是各领域的精英人士，诸如宋教仁、李大钊、杨杏佛、丁文江、翁文灏、李一平等等，这除了源自他本人的热情与仗义，更在于他的满腔热血、不凡之才和执着的事业心，这些，都是吸引豪杰之士拍手而来的重要因素。而这，也让李四光几乎在全国各地，都能与好友邂逅。
在桂林，他与多年不见的马君武在一间小房子里会晤了。他俩的相聚，完全没有俗套寒暄。远望着漓江的峰林，马君武开口便问：“这些石山是属于哪一个时代的？”“广西地质图还差多少没有编好?”
一个问题接着一个问题，几乎不容李四光陈述自己的来意，直到他终于暂时想不出什么问题来了，提问才告一段落。李四光则直截了当回答了这些问题后，迅速言归正传：“此时来桂林不是避乱，是想要旧话重提，在广西办一个科学实验馆，你还记得吗？”
马君武说：“怎么不记得，走，我们去看黄旭初他们。”直性爽快的两个人座位还没暖热，就立即动身去省主席官邸。黄旭初对他们的来意一拍即合，立刻赞同。
1938年秋，桂林科学实验馆在良丰正式成立，李四光担任馆长。该馆由广西省政府与中央研究院合办，是一个研究解决广西省建设上实际问题之实验及设计的机关。1940年7月24日，广西省政府第488次会议，修正通过了《桂林科学实验馆组织大纲》，规定该馆的主要任务是：“一，应用自然科学从事研究各项实际问题；二，搜集各项可供科学研究之材料，并配备各项科学工作必需之工具；三，协助广西科学教育之发展。”
桂林科学实验馆同广西大学遥遥相对。1939年，亦即建馆次年，马君武被任命为改制后的国立广西大学校长，这是马君武第三次担任这所大学的校长了。遗憾的是，在广西省政府通过科学实验馆组织大纲后的一周，8月1日下午，马君武病逝于任上。
1928年，在李宗仁的支持下，马君武鼎力创办的省立广西大学诞生于梧州市蝴蝶山，初设理、工、农三个学院，1936年增设文学院和医学院，1939年改为国立广西大学。马君武辛勤规划，提倡科学研究，聘请有才识之土和进步学者任教，添置图书仪器，充实教学设备，开办化学、机械等教学工场，并成立科学研究机构，气象之新居全国各大学之冠。抗战期间，大量学者文人汇聚广西大学，谱写了一曲慷慨激昂的中国近代教育史，学校因此成为民国时期著名的国立大学，李四光也曾在此担任过兼职教授。马君武则藉此，和蔡元培共称为“北蔡南马”，声名赫赫！
惊闻噩耗，李四光深感悲痛，他说：“将近40年来的旧事，和着眼泪在脑海中翻来覆去。既不能忘，不如借此机会付诸笔墨。”他笔蘸深情，写下了《追念君武先生几件小故事》的悼念文章。9月18日，桂林市公祭马君武，悼念这位著名的资产阶级民主革命家、教育家、学者和诗人。中共和八路军领导周恩来、朱德和彭德怀都送来挽词，会场十分庄严隆重。
实验馆成立后，受战时种种限制，应有设备大多未能按计划完成。但在李四光等人的努力下，初具规模，建立了发电所以及金工、木工、电工等工场，有各种科学材料样品(分地质、矿产、农产等)及科学仪器模型的陈列室和图书室，与广西省政府化验室合作的化验室，与中央研究院物理研究所合作的物理实验室，与地质研究所合作的地质矿产研究室，以注重防疟与防病虫害的慕祥研究室，以及冶金炉和等温室。
1941年7月,李四光在《建设研究》第五卷第五期发表了《桂林科学实验馆概况》一文，详细介绍了实验馆的工作概况，是一篇深入浅出的科普读物和精湛的科学组织工作指南。
此文发表时，正值广西建设研究会举行第22次全体研究员大会，李四光以馆长和研究员的双重身份，特意邀请与会同仁前往实验馆参观。礼堂的天花板上，用各种线条和有色灯泡布置成太阳、地球和月亮运转的情形,令参观者产生极大兴趣，留下深刻印象。
该馆研究范围十分广泛，有自制的多种无线电机，最小的能放进衣袋之内；有自制的简易测量仪器，一只手就能操作；大量生产医疗用玻璃器皿和学校教学用仪器；研究了防止疟疾传染的办法……
研究会同仁对该馆成立不久，人力物力如此有限而竟能获得如此佳绩深表敬佩。
李四光当然不会忘记马君武那些连珠炮般的提问，对本职工作，他倾注了更多的心血。他和地质研究所的工作人员一道，全面开展了广西的地质调查，精心填绘了广西地质图。他两度长途跋涉调查南岭地质，考察过鄂西、川东、湘西、桂北、闽西、赣南等地的地质构造情况和冰川遗迹，发表了不少学术论著，如《广西台地构造之轮廓》《南岭何在》《南岭东段地质力学之研究》以及《鄂西、川东、湘西、桂北第四纪冰川现象述要》等。
1940年3月，李四光在重庆出席中央研究院第一届评议会第五次年会会议。会议结束时，蒋介石为了拉拢知识界，宴请与会者，李四光借口生病，再一次拒绝参加。4月，李四光接中研院院长朱家骅密电，要他代表蒋介石和国民党政府去印度与尼赫鲁会谈，李四光断然拒绝并复电道：“请转达最高当局另聘贤能。”
李四光并非要刻意挑战蒋介石的底线，那一头，蒋总统却是密切关注着李四光的态度。1941年春，终于因为李四光要坚决辞去湖北省临时参议会副议长一职，触怒了此前一忍再忍的蒋介石。
1939年春，各省纷纷成立临时参议会，为能与石瑛合作共支湖北政局，湖北省代主席严重(石瑛任湖北省建设厅厅长时，与民政厅厅长严重、财政厅厅长张难先意气相投，均是民国少有的清正人物，常素衣步行于街市，常被人误认为乡下佬，加之三人行事，与当时官僚腐败、贪污成风的官场风气格格不入，被一些官场老手称之为“湖北三怪”，民间则称之为“湖北三杰”)向蒋介石、陈诚提议任石瑛为湖北省临时参议会议长，得到蒋介石、陈诚批准。但一直栖居在建始的石瑛不予应允，严重专程前往建始，做石瑛的思想工作。在严重再三劝说下，石瑛终于答应，但提出一个前提条件，任李四光为副议长，严重当即表态应允。此后，石瑛征求李四光意见时，未料李四光跟石瑛一样，又来了一个坚辞。经石瑛多次电函劝说，李四光才勉强答应。
1940年春，湖北省临时参议会在恩施召开，李四光路经建始参加会议，对建始沿途地质作了详细考察。后来李四光在恩施龙洞举行“关于鄂西地质情况”学术报告会时，曾提到建始拥有丰富的煤炭和铁矿资源。这在当时并未引起人们的注意，在今天，李四光的考察得到了印证。
李四光之所以要坚决辞职，是因为他最终发现在这个职务上依然做不到为民建言，依然是国民党政府的傀儡，这显然不符合李四光的个性和追求。此前，蒋介石还多次表示让李四光出任一些著名高校的校长乃至教育部长，但都被李四光拒绝。