自甲午战争以后，各帝国主义在中国展开了投资、夺取租界地和划分势力范围的大竞争，掀起了瓜分中国的狂潮。1900年，英、法、美、日、俄、德、意、奥八国联军入侵中国，对中国人民进行野蛮的屠戮和疯狂的掠夺。东北三省、胶东半岛、长江中下游一带和广东、广西、云南、福建等省，分别被沙俄、德、英、法、日等国划分为自己的势力范围。他们给中国人民带来了数不清的痛苦和灾难。正如伟大导师列宁愤怒指出的：“欧洲各国政府（最先恐怕是俄国政府）已经开始瓜分中国了。……它们杀人放火，把村庄烧光，把老百姓驱入黑龙江中活活淹死，枪杀和刺死手无寸铁的居民和他们的妻子儿女。”亡国的危险像一个可怕的魔影，笼罩在中国人民的心头。“呜呼，中国覆亡有日矣！”就是在这个时候，李四光走进了新学堂，开始接触新思想。
鸦片战争以后，中国先进的人士为了挽救民族危亡，努力提倡学习西方。他们认为西方资本主义国家是进步的。要救国，只有维新；要维新，只有学西方。他们想用西方的自然科学和社会科学，来武装中国，使中国逐步富强起来。太平天国运动之后，清朝统治集团内部分化出一批主张中学为体，西学为用的洋务派。湖广总督张之洞是清末洋务运动的首领之一。
张之洞，字孝达，号香涛，直隶南皮人。1884年升任两江总督，起用冯子材，在广西边境击败法军。1889年调任湖广总督，开办汉阳铁厂和湖北枪炮局，创办两湖书院。认为“中国之祸不在四海之外，而在九州之内”，把当时资产阶级维新思想的传播斥为“邪说暴行，横流天下”，提出“旧学为体，西学为用”，以维护封建伦理纲常，反对戊戌变法。
张之洞在湖北开矿办厂，振兴实业的同时，还设立了新学堂，培养人才。这种新学堂，除继续教学生读经书外，还讲授一些科学技术知识。1902年5月，在张之洞主持下，湖北全省学务处成立，开始兴建大中小学堂。到1904年，湖北各地，特别是省城武昌，兴办新学的规模超过全国各地。“湖北省，二百堂，武汉学生五千强。”少年有志者，都来武昌就学。
省城开办新学堂的消息，很快传到黄冈。有着强烈求知欲望的李四光，向父亲提出了去新学堂念书的请求。父亲李卓侯认为他聪明、勤奋，去洋学堂读书，将来必有大的造化，于是很支持他，答应了李四光的要求，并马上向乡亲借了路费，母亲也为他赶做了一件蓝棉袍子，就在1902年冬天，李四光挑起行李，告别父母，前往省城武昌。从此，他冲破了封建私塾的牢笼，来到新学堂读书，就像穿云破雾、展翅翱翔的海燕，心情格外兴奋。
进了武昌城，李四光来到了设在水陆街守备衙门内的湖北省学务处报名，准备参加入学考试。一个农村孩子，由于初次到大城市，看到什么都新鲜，做事总是碍手碍脚，过于紧张。李四光在填写报名单时，正因这种紧张的心情，误将姓名一栏当成年龄栏，写了一个“十四”。当他发觉填写错了时，便把“十”字加上几笔改成了“李”字，总算姓没有改变，可是“四”字改成什么好呢？叫“李四”这个名字又不好听，正在左右为难时，抬头看见中堂上挂着一块横匾，上面写着：“光被四表”，他灵机一动，在“李四”后面加了一个“光”字。从此，李仲揆又名李四光了。
湖北官办新学堂，是从高等小学堂开始的，认为“小学为培养人才之源”。当时在武昌城内，一共设有五所高等小学堂，分为东、西、南、北、中五路，统称五路高等小学堂。各学堂招收学生一百名。入学的条件是：能够背诵经书一两部，文理粗通，年龄在11岁至14岁之间。李四光顺利地通过了入学考试，被录取到西路高等小学堂，又称第二高等小学堂读书。当时，学堂的条件比较优越，凡是入学学生全部寄宿，伙食、服装及其他生活学习用品都部分由学堂供给。这对于生活本来比较拮据的李四光的家庭来说，无疑是个再好不过的消息了，因此，李四光的全家都十分高兴。
那时到新学堂来读书的，多是些有钱人家的子弟。他们穿绸缎，着轻裘，入学时不是坐轿而来，就是有人护送。李四光同志没有华衣丽服，仅有妈妈在他入学时赶制的那件蓝棉袍子较为体面，其余的都很破旧了，只不过洗补得比较整洁而已。他没有读书人的架子和富家子弟的骄横傲气，说话从容，待人诚恳。一些阔气的学生觉得他土气，瞧不起这个乡巴佬。但是，李四光不久就以他的学识和品德出类拔萃，赢得了同学们的钦佩，博得了老师们的赞赏。
这个小学堂开设有修身、读经、中文、算术、历史、地理、格致、绘图、体操九门课程。所谓的格致，是当时对声光化电等自然科学部门的统称。每日上课6个小时，其中读经就占2个小时，学制四年。
在西路高等小学堂里，李四光认真学习，刻苦钻研，争分夺秒地阅读各种各样的新书，对中外的历史、地理书籍尤为喜爱，特别对西方科学技术知识更感兴趣。他如饥似渴地吸取着各科知识。这些新书、新知识深深地吸引着他，开阔了他的知识领域。课堂上教授的知识，不能满足他的要求，他就经常自己找书读。所以，他的学习成绩一直在班里名列前茅，令大家刮目相看。
这期间，李四光接触到了康有为的维新思想，这些新思潮，对他产生的影响很大。
康有为是中国向西方寻找真理的早期先进人物，是19世纪末维新运动的领导者。他的学生梁启超，也是维新运动的积极倡导者。面对19世纪末叶空前严重的民族危机，以康梁为代表的资产阶级改良派，开始感到顽固守旧的封建专制制度，已不适应新的形势。为了挽救民族危难，改革现状，他们发动了一场要求学习西方，实行君主立宪的维新运动，以期通过不根本触动封建制度的改良办法，使国家逐步富强起来。这种“变法图强”的主张，在当时的历史条件下，具有一定的进步意义。李四光原来生活在闭塞而偏僻的乡村，对康梁“变法维新”的主张不了解，有关这方面的思想，他从来没有听说过。所以，李四光一接触到康梁变法救亡的思想，便感到十分新鲜。他们关于君主立宪的主张，得到李四光的赞同，他希望有贤能的人出来进行变革，使国家逐步富强起来，免遭列强的欺辱。
李四光的少年和青年时代，正是半殖民地半封建的中国进入大变动的时代。帝国主义列强的侵略和清政府的腐败，造成了中华民族屈辱的地位。李四光进入新学堂，接触新思想，在他心中激起了强烈的爱国热情。随着中国人民反帝反封建的斗争日益高涨，李四光加入了同盟会，参加了伟大的辛亥革命，从一个农村孩子成为一个爱国的民主主义者。辛亥革命失败之后，他赴英国攻读地质科学，走上了科学救国的道路。正是这种强烈的民族精神，火一般追求真理的愿望，无休止的探索新事物的热情，才使他在科学上取得卓越的成就，成为新中国的杰出科学家。
强烈的民族感情和爱国热情贯穿于李四光的一生，是每个有志献身于科学事业的人学习的榜样。
第一次世界大战期间，李四光在改良思想比较盛行的英国度过了他几年的留学生活。虽然也耳濡目染了一些欧洲大陆上德、法、俄等国在大战后期广泛兴起的革命斗争的情况，但却没有亲身的经历，同时，他也没有亲身参加国内的五四运动。他对俄国十月革命以及受它影响的中国五四运动，缺乏深入的了解。在他看来，五四运动就是爱国运动。当时在他的心目中，“科学与民主”的口号，科学似乎更重要一些。他渴望中国摆脱列强的侵略，十分钦佩孙中山奋斗不止的爱国精神，却不完全理解孙中山的联俄、联共、扶助农工三大政策的革命意义。他亲身受到军阀混战的痛苦，却只认为是这班人不争气、无能，不能使中国发展科学，摆脱愚昧，无力发展实业，使国家富强。他迫切希望有好的掌舵者出来改变这种局面，却又看不清什么样的人，才是胜此任的掌舵者；他希望中国的改革能得到某些国家的支持，却又认不清哪个国家才能是真正的支持者，这是李四光当时的思想状况。他当时受达尔文的物竞天择观点影响，总是“用自然历史的眼光去看人类的历史”，这是导致这种思想的深刻原因。
李四光的“民族自强”的思想是很浓厚的，因此他对联俄的政策，也有自己的理解。他认为，第一次世界大战后，欧美资本家由于环境对他们不利，已有了某种觉悟，第一步“对内表示退让，使劳动阶级的态度渐趋和平”。工厂利益劳资双方共同享受，有了损失双方共同承担。“再进一步，旧式的资本家也许可以消灭”。这样，“他们全民族的经济势力，并不会减少。他们向外发展的能力决不会消灭。”假定到了那么一天，“全世界各民族都实行了苏维埃制，那时除非全世界的人类陡然一齐进到一个水平线，否则我们有什么方法，保证那些生活悬殊、文化程度悬殊、历史不同、风俗习惯不同、信仰不同的民族，不发生发民族间的竞争。如果民族间的竞争到底还不能免除，那些落后的民族又如何生存？”因此，他认为：“方向和政策是人为的，随时可以变更，民族的继续生存和发展是自然而然的，一个民族也没有办法抑制。不管第二国际也好，第三国际也好，第四国际也好，各民族自身利益问题总是最重要的关键。”正是由于他这种朴素而强烈的民族感情——爱国主义的思想，他不赞成因为俄国喊了一声“废除不平等条约，不要赔款”，中国失去了的土地就可以不提。也不赞成因为俄国表示了同情，就欢迎他“来替我们办理一切”。他认为中国开发的“一线生机，还是在我们的民族，大家打起精神举起锄头向前挖去”。
李四光正是因为用自然界生物竞争的观点去看待人类社会阶级斗争问题，因此也就找不到解决当时中国社会问题的正确答案。当日本帝国主义者在虎视眈眈，想把偌大的中国几口吃掉的时候，他还寄希望于“日本人的同情”，要日本不要侵略中国，要“黄人大家争气”，以免在白人的支配之下“同归于尽”。虽然他主张的是中日两民族之间的“彻底合作，诚意合作”，不是当时那种“政府和政府或军阀和一部分军阀的合作”，这也只能说是他的善良的愿望。在日本人民没有取得反对军国主义胜利之前，在中国人民没有取得反对日本侵略者和本国卖国政府的胜利之前，那种合作是不可能实现的。
1928年初，国民党新军阀蒋介石、白崇禧、冯玉祥、阎锡山四派，在英美帝国主义的策动下形成了临时联合，共同对付得到日本帝国主义支持的奉系军阀张作霖。6月初，张作霖被迫退出北京，北京军阀政府宣告失败。南京政府自欺欺人地放出了“统一告成”的烟幕，同时却着手准备围剿中国共产党的新内战。
在这短暂的表面安宁的时候，李四光在8月11日《现代评论》上发表了《国防与北防》的文章。指出国防“究竟应该从何下手？这是我们生死存亡的问题。”
为了对这个问题作出答案，李四光的立脚点，仍然是用自然条件来解释社会现象。认为中国满洲和蒙古同内地比较，在地理上“占了优势”，所以满蒙民族“常有向中国内地侵入的趋向”。为了进一步说明这个问题，李四光还从中国历史中提出两种“很奇特的现象”。第一是“政治社会状况的循环”。他把战国混战到秦汉统一隆盛，再经过三国到西晋东晋算作第一个循环周期；从南北朝混战到隋唐统一隆盛，再经过五代到北宋南宋算作第二个循环周期。他说：“如果勉强一点”，从明到清中叶似乎相当汉唐，从太平天国到军阀割据的中华民国相当于三国、五代。“再乱说一句”，“今日的中国便等于晋或宋了”。第二是“每经过一循环周期，北方民族侵入的势力加剧”。晋代的北方胡人只到达黄河流域，而到了元代，整个中国都被北方民族征服了。他说：这两种现象“真算是历史上的怪事，绝不是偶然发生的。真正的解说还要请教历史和地理。”由此可以推论，再一个“循环周期”的侵入者将是谁呢？李四光径直地提出：“一个就是日本人、从东北三省来；还一个就是俄国人，从蒙古、新疆来。”
中国长期受到列强侵略的痛苦历史，增强了李四光浓厚的爱国热情，他最关心的事是如何防止外来的侵略。但是，由于他这时观察和研究社会问题的方法，往往是机械地搬用自然科学的方法，并且受到19世纪在欧洲发展起来的资产阶级人文地理学的影响，企图用自然规律来说明社会规律，因此，也就弄不清楚民族问题和阶级问题的实质，以及它们之间的区别和联系。这反映了李四光在未接受马克思主义之前，为了追求真理而走过的一段曲折的路程。
在对中国石油资源的远景的看法上，他不但表现出一种追求真理的精神，还表现了强烈的民族自尊心。在50年代以前，对中国石油资源前景，不少地质科学家抱着悲观的看法。远在1914年，美孚石油公司的克拉普和菲尔勒，率领一支钻井队来到陕北，在肤施一带打了七口钻井，花掉300万美元，未获结果。美国斯坦福大学教授、地质学家布莱克威尔德，于1922年发表了《中国和西伯利亚的石油资源》一文，据此断言中国是个贫油国家。他说：“中国东南部找到石油的可能性不大；西南部找到石油的可能性更是遥远；西北部不会成为一个重要的油田；东北地区不会有大量的石油。”中国“永远不能生产大量的石油”。从此，“中国贫油”论就流传开来。而在半殖民地半封建的旧中国，国内有些地质学者，随声附和，这是很自然的事。他们人云亦云，争相附和，形成一曲中西结合的“中国贫油论”的大合唱。他们说：“我国号称地大物博，而石油一矿实甚贫乏，无可讳言。此固因钻探之未周，然就已知之事实而论，石油储量之不丰似可断言也”。还说什么“中国境内似无发现大规模油田，如巴古（库）油田，波斯油田、加利福尼亚油田之希望，即以小规模之油田而论，其有希望之地带，亦不甚多”。
李四光根据他对中国地质的深入研究和掌握的丰富资料，对“中国贫油论”的论调非常气愤。1928年，他在《燃料的问题》一文中指出：“美孚的失败，并不能证明中国无石油可采”，“中国西北出石油的希望虽然最大，然而还有许多地方并非没有希望。热河据说也有油田；四川的大平原也值得好好地研究；和四川赤盆地质上类似的地域也不少，都值得考察一番”。30年代，他再次指出，在我国东部新华夏系沉降带如华北平原，通过地震和深钻的方法可以找到有重要经济价值的沉积物。
李四光对“中国贫油”论一直持反对态度，并对国内学者应声附和的治学态度提出了严厉的批评。
“在旧中国虽然也有了一些专门科学团体，但是因为组织那些专门团体的成员，多半直接受了外国某些学术机构的外国教授的影响，便不知不觉忘却在本国真正有独立性、有创造性的学术机构或团体。反而把国内的学术机构或团体，做成了外国，尤其是欧美学术界的附属品。因为这样，在中国科学界，不免产生一种堕落的心理，好像中国人天生就不能独立地做学问，也不配发挥我们固有的创造能力。甚至于外国人所走过的错路，我们还得跟着走，我们走对了的路径，不得外国人的承认，也就被国内同行的人们抹杀了。”
1950年5月6日，满怀激情的李四光和夫人许淑彬冲破台湾国民党的阻挠返回新中国，受到了毛泽东主席和周恩来总理的接见，并被委以地质部部长的职务。
新中国建立以后，鉴于当时天然石油资源探明的储量极为有限，远远落后于工农业建设和国防建设发展的需要，1953年底，毛泽东主席，周恩来总理和其他中央领导同志把李四光请到中南海，征询他对我国石油资源的看法。毛泽东主席十分担心地对李四光说：“要进行建设，石油是不可缺少的，天上飞的，地上跑的，没有石油都转不动。”李四光根据数十年来对地质力学的研究，从他所建立的构造体系，特别是新华夏构造体系的观点，分析了我国的地质条件，陈述了他不同意走人造石油的道路，也反对“中国贫油”论，深信在我国辽阔的领域内，天然石油资源的蕴藏量应当是丰富的，关键是要抓紧做地质勘探工作，并提出开展东部工作的建议，为实现我国找油的战略东移提供了理论根据。从大庆油田的发现到华北、江汉等油田的连续突破，都有李四光的及时和详尽的指导。十几年中，李四光不顾七八十岁的高龄，急国家之所急，忧民族之所忧，亲自到出油现场调查，近百次听取各基层生产研究队伍的汇报，他对大到选择油区的战略部署，小到普查勘探井位的确定都提出具体的意见。实践证明，李四光的预见具有很强的科学性和准确性。比如首战松辽，实现了正确选区，当松辽突破后，李四光及时提出“迈门槛、进华北”的意见，这些正确的预见都为以后实践所证实。再如，江汉油区找油过程中依据潜江旋卷构造的特点而提出的井位打出了高产油流。
当我国宣布石油自给的消息后，举世震动，全国人民欢欣鼓舞，接着我国东部油区一个个都被证实了，地质力学找油的理论放射出了光彩，在国际上为我国争得了荣誉。这时李四光站得更高，看得更远，没有丝毫的懈意和满足，而是更加精神矍铄的抓紧工作。在60年代中后期，在他生命的最后几年，他对石油地质事业仍然全身心地投入，在他的指导下，海洋石油地质迅速发展起来了，西部的西藏和塔里木盆地的石油地质工作开展起来了……
