在李四光以前，人们都认为，中国华北地区在临近地质时期是一片沙漠，根本不可能存在冰川。而李四光根据自己的研究，大胆推翻了这一论断。1922年，他在英国《地质杂志》上发表专论《华北挽近冰川作用的遗迹》，明确提出这里存在过冰川，从而打破了中国地质学界在冰川研究方面的沉寂局面，引起了国内外地质学界的高度重视。
1926年，他发表了《地球表面形象变迁之主因》一文，提出了一个全新的论断，即地球自转速率的变化，是地壳运动产生的主要原因。对此，时人给予了高度评价，认为“这篇文章可以说为研究地质构造与地壳运动的规律，提出了一份新的蓝图”[9]。
1929年，李四光发表专论《东亚一些构造型式及其对大陆运动问题的意义》一文，提出东亚地质构造有七种形式，并分别命名为：山字型、多字型、帚状、帚——三角状、入字型及膝型，而其中山字型是发育最广泛、最易被识别、因而也是对地壳运动最有用的一种构造型式，这一观点也引起了地质学界的广泛关注。