归国1949年4月底，南京刚刚解放，陈毅就来到地质研究所视察，他首先问起李四光现在什么地方，情况怎么样。5月初，身在英国的李四光收到了世界维护和平大会中国代表团团长郭沫若根据周恩来指示领头签署的函件，内容是“请李四光早日返国”。李四光随即开始办理归国手续。但当时英国到远东的船很少，要等半年才能起程。9月21日，各地报纸公布了新政协会议代表名单，李四光名列当中。此时，台湾当局也正在策划一个阻挠李四光返回祖国的阴谋。

　　一天深夜，李四光接到凌叔华(李四光朋友陈源的夫人)从伦敦打来的电话，称昨夜她丈夫得知国民党政府外交部密令其驻英大使郑天锡立即找到李四光，要李发表公开声明，拒绝接受新中国的职务，否则就有被扣留送往台湾的危险。李四光接完电话后当机立断，给郑天锡写了一封信，大意是:我决不发表你们要我发表的声明，我要立即返回祖国……并劝告郑天锡认清形势，不要再为蒋介石效劳了。随即与夫人商量后，只身秘密乘火车至南安普顿，从普利茅斯上船渡过英伦海峡至瑟堡，乘火车到法国。

　　国民党当局驻英大使派人来找李四光，李夫人说李四光出外调查地质去了，并拒收送来的5000美金。10月，李四光到瑞士边境城市巴塞尔城后，秘密通知夫人许淑彬在巴塞尔城会合。许淑彬将留给郑天锡的信寄出，然后由女儿李林陪同，搭上去瑞士巴塞尔城的车。

　　1949年10月1日，新中国诞生。10月19日，中央人民政府委员会第三次会议，任命李四光为中国科学院副院长。当时李四光正在回国途中，11月15日，周恩来专门给新华社驻布拉格分社社长吴文焘、中国驻苏联大使王稼祥写信，嘱咐他们:“李四光先生受反动政府压迫，已秘密离英赴东欧，准备返国，请你们设法与之接触，并先向捷克当局交涉，给李以入境便利，并予保护。”

　　因情况变化，李四光没能取道东欧。他同夫人许淑彬在巴塞尔城会合，然后一起乘火车到了意大利首都罗马。12月25日，自意大利热那亚乘船回国。

　　台湾方面已经接到郑天锡从伦敦发去的报告:“李四光不辞而别，去向不明”。散布在海外各地的国民党特务，早已接到命令，对凡是要返回大陆“投共”的知名人士，一经发觉，就要采取紧急措施。香港虽还不便于他们肆无忌惮地使用杀戮的卑劣手段，但使用绑架、软禁等手段是完全可能的。1950年1月至3月，李四光冲破重重障碍从国外辗转三个多月才到达香港。在海边事前安排的一个叫做石敖的地方暂住。

　　周恩来总理一直关切李四光的旅途安全，他委托华南军政委员会主任叶剑英派人去香港接应。叶剑英及时派麦可去接应。1950年4月6日，经麦可安排，李四光夫妇从香港乘火车至九龙，安全回到祖国。虽然紧张、劳累，但李四光心情十分激动。4月9日，他到达上海，只休息几日，即离沪赴京。

　　审议国徽方案

　　1950年5月7日，周恩来总理前来看望李四光，两人畅谈了近三个小时。李四光表示了自己回南京搞地质科学研究的意愿。周总理却从新中国当前迫切的需要谈起，提出希望李四光在中国科学院方面除了协助郭沫若做好自然科学方面的领导工作外，还要把组织全国地质工作者为国家建设服务的主要责任担负起来。李四光被周恩来的坦诚相见和负责精神所折服，于是从大局出发，接受了总理交给的历史重托。之后又和总理交换了对组织全国性地质工作机构的想法。

　　6月24日，中国科学院第一次扩大院务会议上，周恩来在会上就科学工作者的团结与通力合作问题讲了话，他说:“人生不能脱离两种关系，一种是自然关系，另一种是社会关系。社会关系中，第一就是要善于和别人相处。能从分析别人的长处、检讨自己的缺点开始，互相尊重，互相学习，就能够达到团结与通力合作的目的。”他还建议科学家有时间的话，可以看看毛泽东主席关于整顿三风的报告。李四光听过周恩来总理讲话后，很快买来一本《整风文献》阅读。

　　1950年6月的一天晚上，李四光参加最后审定国徽方案的政协会议，会议要求从中央美术学院设计方案和清华大学设计方案中审定一个。讨论中，以田汉为首的一部分委员赞成中央美术学院设计的方案，该方案边沿部分与清华的大致相同，中心部分的天安门是透视图，红墙绿瓦，大圆柱，前面是金水桥、鲜花，上面是蓝天。以张奚若为首的另一部分委员赞成清华大学设计的方案，该方案同样有天安门，不过是正面图，而且推得很远，天上是国旗的五星图案(该方案的主要设计者梁思成因身体不适，当天没有来，由朱畅中教授参加)。这时周恩来总理来到会场，听取大家意见。他见李四光一直凝视着对面两个并排挂在墙上的国徽方案放大模型，沉思不语，便点名要李四光表态。李四光指着清华大学设计的国徽模型说:“我看这个好，天安门广场宽广，五星红旗布满天空，够气派！”总理听后大笑，表示赞成。大家终于确定了清华大学的设计方案。