同样是离开祖国，照例是远洋留学，而这次的欧洲之旅则与8年前的扶桑之行不尽相同。现在，他亲眼看见中国社会梦幻一般的不幸变革，亲身经历了由热求到失望的政治生涯，较以前更加成熟，更加增强审视现实的理智了。但是，无论任何情况都改变不了他那永恒不变的赤子之心，亦即报效祖国的终生信念。这时，他的耳边又响起孙中山先生那慈父般地谆谆教诲：“努力向学，蔚为国用”。从此，他便自觉而坚定地踏上“科学救国”之路，不管这条道路会有怎样的漫长与坎坷，他都勇往直前义无反顾。
经过远洋漂泊，他来到了大不列颠帝国的首都——伦敦。他知道，伦敦不仅是欧洲的特大都市，而且又是近代产业革命的发源地。这里具有学之不尽的科学知识。按着自己向来的求知欲望，无疑是继续攻读那心爱的自然科学。但在具体专业的选择上，他却放弃了原学的“舶用机关”而改学采矿。他认为包括造船在内的一切机械工业都必须以采矿作基础，也就是离开钢铁和煤炭等矿业采掘，则无任何机械工业的发展。于是，他把自己在英国的留学基地选定在伯明翰大学。主要出自两个理由：一是伯明翰大学的采矿专业在当时的英国比较闻名，二是这里的学习用费要比牛津大学和剑桥大学便宜一些。所以，他便由伦敦来到伯明翰城，在伯明翰大学的预科学习英语和补习数理化知识。
李四光对伯明翰大学感到非常满意。学校设在伯明翰城的郊区，从市中心乘坐有轨电车仅用半个小时左右的工夫即可到达。校园开阔平坦。绿草如茵。校园中央高高耸立着一座方形的尖顶钟塔，塔旁环有一群圆顶建筑和一排平顶的楼房。建筑群体之间拥有通向四周的马路，路旁排着整齐的树木。远处可见起伏的山丘，丘边的池水清澈透底。站在高处眺望，令人心旷神怡，往昔的烦恼几乎都在此刻消逝得无影无踪，这是多么圣洁幽雅的学府啊！
他兴奋地在学校附近找到一家公寓安居下来。房东是一位英国的老太太，待人特别热情，犹如自己的老妈妈。这所公寓还住有一位中国同学，名叫丁燮林（即后来的著名物理学家和剧作家）。他们两人异国相逢，一见如故，乃至结成莫逆之交。这对学友志同道合，心心相印，互相帮助，还在一起共同向房东老妈妈学习英语，彼此之间亲切得宛如一家人。丁燮林比李四光略小几岁，开始学习英语进步很快。李四光善于刻苦用功，通过一段时间也就赶了上来，无论耳听、眼看还是口读与手写都不亚于身边的小老弟。这期间，他们还读了许多英国古典文学作品，不到一年，两个人的英语就都说写自如了。后来，李四光还自学了德语和法语，为后来的学业和科学研究活动奠定了坚实的外语基础。
预科学习临近期满，丁燮林与李四光探讨起各自的升学专业了。
“我想好了，决定学物理。”丁燮林告诉李四光说。
“为什么？”李四光感到不解其意，忙着问道，“你不是喜欢文学，尤其是喜欢戏剧吗？”
“那当然。”丁燮林接着阐述选学物理的原因，“我想，近代一切科学技术都离不开物理学。我虽然喜欢研究文学中的对话，特别是西方的话剧，不过都是一种课外兴趣，并不影响专攻物理学呀。将来我可以做一个爱写话剧的物理学家。如果写话剧，我就叫丁西林。”
“真有你的。”李四光越发喜欢这位同窗好友了。
“四光，你呢？继续学造船，还是学采矿？”
“我嘛！”李四光也向这位挚友推心置腹，“你说的这两样都不再学了。”
“什么？这两样都放弃？那你学什么呀？”
“学地质呀。”
“为什么？中断学过的专业不觉得可惜吗？”
“看从哪个方面说吧。我反复想过了，要造船就得有钢铁，当然需要依靠采矿了。可是光学采矿也不行啊，首先必须得知道哪里有矿藏啊。就说咱们中国吧，人称地大物博，但是地质科学却十分落后。这博大的矿藏究竟分布在什么地方国人心里大都没有底数。如果我们仅仅学会了采矿而偏偏不会找矿，到时候不过还是给洋人当个矿工，作不了国家的主人啊！”
“哈哈……”丁燮林不禁开怀大笑起来，“我知道了，你是想把开发祖国宝藏的钥匙掌握在自己的手里呀！”
“难道不应该吗？”
“应该！太应该了！四光兄，我就佩服你心中的两个大字！”
“哪两个大字？”
“爱国！祖国的需要就是你个人的兴趣和志向，真了不起，我双手赞同！”
“可我还需要陪着你一起学习物理。”
“这又是为什么？”
“你不是说过了么，近代一切科学技术都离不开物理学吗？”
“那是呀。”
“所以，学地质也就更加离不开物质运动的原理。最近，我读了一些地质系的教科书，感到这些书里大多只是描写地质表面的现象，很少有人在物理学的理论上进行深入探究。我想，地球也和其他天体一样，都是运动着的物质，必然受到运动规律的支配，你说是吧？”
“对，肯定没错。”
“因此，我陪你一起学习物理，就是想在这个方面找到一些地球运动的规律和解释地质构造的理论。”
“太好了！牛顿提出的运动三定律，解释了自开普勒以来一直没有能够解释清楚的天体运动的规律。物理学肯定能帮助你深入学习和研究地质理论。不过，两个系的功课同时加在你一个人身上岂不是太重了吗？”
“不是还有你这位小老师的日常指导吗？”
“好，没问题，我将尽全力支持你！”
两位学友就是怀着这样的宏伟抱负同时转入伯明翰大学本科，开始了各自的专业攻读。