不久，李四光又被推为世界科协的副主席之一。五、六十年代，李四光与世界科协主席、法国著名科学家约里奥·居里常有书信往来，对反对原子战争、保卫世界和平、声援被迫害的科学家等活动，相互支持。
1958年9月18日至25日，“科联”和“科普”在北京政协礼堂联合举行全国代表大会，参加大会的有27个省、自治区、直辖市和42个全国性自然科学专门学会的代表，加上68名特邀代表，共计1084名，大会由李四光致开幕词，他说：“从科联、科普成立到现在，已经过了8年的时间。在这8年中，科联、科普在中国共产党和政府的领导下，在我国社会主义改造和社会主义建设的各个时期中，动员和组织全国科学技术工作者积极参加一系列的社会革命运动，投入反对侵略、保卫世界和平的斗争，广泛开展学术活动、交流经验，大力推行科学技术知识普及工作等等，均发挥了它们应有的组织作用。”
李四光着重强调，为适应新形势要求，大会任务是“着重商讨进一步调整我们的组织，决定我们新的工作方针与任务，以便更好地实现科学技术与生产实践相结合、知识分子与工农劳动群众相结合，更好地发挥我们科学技术群众团体的作用，开展技术革命的群众运动，为迅速把我国建设成为一个具有现代工业、现代农业、现代科学文化的社会主义强国贡献一切力量”。
会议上，李四光当选中国科协第一任主席，巧的是，他的两位好友都当上了副主席，一个是丁西林，一个是范长江。范长江还做了大会的最后总结。其实，这只是我们所知道的好友，实际上，当选为副主席的10个人，梁希、侯德榜、竺可桢、吴有训、丁西林、茅以升、万毅、范长江、丁颖、黄家驷，都是李四光的好友！李四光的人格魅力，在其一生中都一直散发着迷人的光辉！
李四光除了身兼前述诸多领导职务之外，还被选为中国科学院原子核委员会主任、国务院地震委员会主任。在参与国家事务管理方面，他不仅是政协全国委员会副主席，还被选为历届全国人大代表，又一度担任中苏友好协会副会长等。他的任何职务都并非属于挂名，徒有虚名的官衔他历来不肯接受。凡是已经接受的职务，不管如何繁忙，他都竭尽全力去干实事。
1956年是世界科协成立10周年，4月1日至3日，世界科协第16届执行局会议和协会成立10周年纪念会在北京举行，英国物理学家鲍威尔(世界科协副主席)等及理事10余人到会。李四光在会上发言，强调要使科学服务于崇高的目的——为人类谋更多的福利。
1960年4月初，李四光在全国人民代表大会上以科协主席的身份发表了《充分发挥领导人员、科技人员、工农群众‘三结合’的积极作用——为促进技术革新和技术革命群众运动不断高涨而斗争》的讲话。
他说：“领导人员、科技人员、工农群众相结合，不仅发挥了科学技术工作者的积极性，而且也发挥了广大工农群众的积极性；不仅发挥了技术水平较高的人们的积极性，而且也发挥了技术水平较低的人们的积极性。这样就使领导和群众结合起来，土法和洋法结合起来，理论和实践结合起来，普及和提高结合起来，科学研究、教学和生产结合起来。
其结果，不仅有效地促进了生产、繁荣了学术，而且对知识分子的思想改造和广大工农群众科学技术水平的提高都起了良好的作用。有许多科学技术工作者，通过深入实际、深入基层，接触工农群众，改造了思想，提高了认识，丰富了科学研究的内容，提高了教学质量。他们比较普遍地反映群众状况的智慧是无穷的，经验是极其丰富而宝贵的，有许多是书本上找不到的。另一方面，对广大工农群众来说，通过‘三结合’使他们的丰富经验、技术革新与发明创造，得到总结和提高；同时又可以学习到科学技术理论知识，从而更鼓舞他们学习科学文化的热情。”
1964年8月21日，北京国际科学讨论会开幕前夕，李四光在人民大会堂举行招待会，欢迎来自亚洲、非洲、拉丁美洲和大洋洲44个国家和地区的367位参加讨论会的科学家。陈毅副总理在会上致词，称这次讨论会是各国科学家胜利会师的大会、团结的大会。会议期间，李四光陪同毛泽东、刘少奇、朱德等党和国家领导人会见了与会各国科学家。
8月28日，在北京西山八大处，他又接待了出席讨论会的各国地质学家和古生物学家代表，介绍多年收集的冰川沉积物和岩石力学方面的标本及华北地区第四纪冰川时期海浸的资料，引起各国科学家的极大兴趣。8月31日，北京国际科学讨论会闭幕，李四光在会上致闭幕词：“北京科学讨论会体现了科学和民主精神，将对人类的进步科学事业产生深远影响。”
中国科协及所属团体积极开展同国际科技团体的友好交往，增进了友好联系，交流了科技信息，促进了国内外科学技术的发展，也扩大了我国的国际影响。在科协主席的职务上，李四光为促进我国科学技术的繁荣、发展、普及和推广，促进科技人才的成长和提高，作出了重大贡献，为世界科学技术的进步贡献了力量。
1959年5月29日，经前苏联科学院主席团评选，授予李四光“卡尔宾斯基金质奖章”。同年12月6日，李四光收到尼古拉耶夫教授等的贺信，信中说：“热烈地向您祝贺这一应得的奖励。同时，非常高兴地感到，苏联地质界对您崇高的工作和在中国积累的地质科学经验，作出了公正的总结。这些经验已远远超过国家的界限而为全世界所共知。”克鲁泡特金教授在《自然》杂志上撰文，专门介绍了李四光在地质科学上的成就。