李四光自然没有遇到不幸，1950年4月6日，与许淑彬安全地到达广州。只是由于在广州、上海和南京3地受到党政部门和各界人士的欢迎、招待，以及进行学术讲演等盛情活动耽误了预期到达北京的时间。不言而喻，这一切都是周恩来所知道的，只是嘱咐各地党政部门不要过多劳累李四光，确保尽快赶到北京而已。就这样，李四光还是在这3个城市相继停留近一个月的时间，于5月6日，他们夫妇才在俞建章、张文佑和孙殿卿等陪同下来到北京城。
时任中央人民政府副主席、全国政协副主席李济深，中央文教委员会主任委员、中国科学院院长郭沫若，副院长陶孟和、竺可桢，文化部副部长丁燮林，以及中央财政经济委员会和北京大学等各部门领导和知名人士共同到火车站热情迎接李四光一行。当天晚上，郭沫若设盛宴为李四光夫妇接风洗尘。华罗庚和谢家荣等党内外领导干部和知名人士热情作陪。新老朋友欢聚一堂，气氛相当热烈。特别是李四光与丁燮林，两位40来年一向推心置腹的老同学、老朋友更是激动得难以言表。
周恩来考虑李四光旅途劳顿，尽力创造一个舒适环境，使他们夫妇得到充分休息，控制过多应酬活动，就是自己的亲自探望也得选个适当的机会。中央决定，安排李四光一行住在北京的六国饭店。解放前这个饭店是专供外国豪商和国内要人租用的，是当时北京最高级的饭店。李四光虽然经常出国，但在国外也从来没有享受过如此华贵的居住环境。许淑彬感到手里已经没有多少钱了，生怕付不起房租而面露难色。接待人员似乎看出了她的心思，便主动告诉她，在这里的一切费用都由政府负担。她和李四光听说之后，一股暖流涌上心头，对新中国，对人民政府更加充满热爱和感激之情。
北京，多么熟悉的城市啊！清朝末期，他在这里住过；北洋军阀时代，他在这里住过，而且与许淑彬结婚，生下了心爱的女儿。如今，他和许淑彬又来到这里，一晃20多年过去了，这里留给他们多少难忘的回忆啊。眼下，他们见到一座解放了的北京城：市面清洁，群情振奋，旧社会的所有陋习都被冲刷得毫无踪影，耳边传来激人奋进的豪迈歌声——
五星红旗迎风飘扬，
胜利的歌声多么嘹亮。
歌唱我们亲爱的祖国，
从今走向繁荣富强。
越过高山越过平原，
跨过奔腾的黄河长江。
宽广美丽的土地，
是我们亲爱的家乡。
英雄的人民站起来了，
我们团结友爱坚强如钢。
这豪迈的歌声引起李四光和许淑彬强烈的共鸣。其中的“越过高山越过平原，跨过奔腾的黄河长江”不正是他们多少年来的生活写照吗？李四光坐不住了，他要工作，他要战斗，他要立即奔向上海和南京投入那紧张的科学研究。正在这时；电话铃声响了。时间是他来到北京的第2天上午。对方打听他下午是否有外出的活动安排，告诉他有人前来六国饭店看望，没说是什么人。
李四光和许淑彬都感到纳闷。看样子，这位来访者好像有点神秘，而且很有礼貌。来者自然欢迎，等着看个究竟吧。
傍晚，客人来了。李四光和身边的陪同者谁也没有料到，走进房门的竟是国务院总理周恩来！
在场者都非常激动，周恩来也非常激动，紧握李四光的手，久久不肯松开。许淑彬和随行人员感到这是一次非同寻常的重要会见，他们向周恩来表示敬意之后，便悄悄地退出客厅。
一个伟大的政治家和一个伟大的科学家，对面畅谈，推心置腹，足足交流了3个小时。谈到全国地质工作会议时，周恩来颇有感触地说：
“这次会议等你，等了5个多月嘛。现在好了，你回来了。”接着，又坦诚地讲到关于李四光的工作安排，“现在，先请你担任中国科学院副院长。协助郭老把自然科学抓起来。郭老是诗人，也搞社会科学，但主要是文学家。摘自然科学的科学家有自己的脾气，讲求实际多一些；文学家有文学家的脾气，浪漫主义多一些。郭老待人非常诚恳，非常真挚，相信你们一起工作是会配合得很好的。”
李四光被周恩来的一片深情打动了。他注意倾听周恩来的侃侃而谈，不住地连连点头表示应诺。
周恩来接着又说：“经济建设，地质工作必须先行，要走在其他工业的前头。地质队伍有个整顿的问题，也有个大发展的问题。旧中国留给我们的地质人员太少了。人手不够，地质部成立不起来，可不可以先成立一个委员会，你来当一段时间的主任，以后再清你担任部长，你看好不好？”
李四光一向敬佩周恩来。他不愿意打断这位总理的谈话，内心充满感激之情。新中国刚刚建立，百废待举，百业待兴，一国总理日理万机。在这种情况下，周恩来竟然来看望自己，而且一谈就是这么长时间，他还有什么个人要求可讲呢？他早就不想从政，更不愿意当官，但是新中国的人民政权，他要参与；为人民服务的公仆官员，他不能拒绝。这时，他已经是自觉服从组织的安排了。
周恩来满意地离开六国饭店之后，过了两天，董必武又来看望李四光。董老当时任党中央财经委员会主任和政务院副总理。因为周恩来已经代表毛泽东主席和党中央、政务院会见了李四光，所以他这次是以老同乡、老朋友和辛亥革命时期老战友的身份看望知己者。两位老战友海阔天空无所不谈，从孙中山谈到袁世凯和黎元洪；从黎元洪谈到蒋介石和西安事变；从西安事变谈到重庆谈判，以及当年李四光想到解放区考察地质那件事和董必武嘱咐“后会有期”那句话……凡此种种，他们说不完，唠不尽，一时间都沉浸在这“后会有期”的幸福重逢里。
李四光回到新中国的消息很快传遍全世界。他还没有来得及充分休息，便出席6月份召开的中国人民政治协商会议第一届全国委员会。他在大会上用高度概括的语言分析了欧美各帝国主义之间的矛盾，以及各国统治集团对待新中国不尽相同的态度等，引起大会的强烈反响，同时成为他在回国之后首次面向全国，面向全世界发表的公开宣言。
毛泽东主席对李四光的发言十分赞赏，认为是“爱国的、反帝的”宣言。接着，在全国高等教育会议期间。毛泽东主席会见了李四光，亲切地对他说：“李四光先生，你回来了，欢迎你。你在政协会上的发言讲得很好！”两个人紧紧握手，也是久久不愿松开。李四光为毛泽东的诚挚、谦逊感动不已。此后，朱德、刘少奇、陈云、李富春等诸多党和国家领导人，也都在相应场合会见了李四光，皆以革命同志关系相待。尽管这时的李四光还没有加入中国共产党，而他的思想却与这个伟大的政党融为一体，彼此之间堪称名副其实的肝胆相照。
李四光在北京安家落户了，当年12月，由六国饭店迁至北京东城遂安伯胡同的新居。这期间，他相继荣任中国科学院副院长、中华全国自然科学专门学会联合会主席、中央人民政府地质工作计划指导委员会主任委员、世界科学工作者协会执行委员会副主席、中国人民政治协商会议全国委员会副主席等各项领导职务。
李四光的一生历来身兼数职，繁忙不休。现在，不仅是身兼数职，而且又都是关联全国科学事业振兴与发展的要职。他得出席各种会议；他得主持全国自然科学的规划与实施；他得负责中外自然科学的往来与交流；他得指导全国各项重大自然科学研究活动的开展；他得参加国民经济恢复与建设的讨论；他得坚持完成个人的研究课题和不断推荐祖国的优秀科学家登上世界论坛……这一切的一切又将付出多少心血？须知，这时的李四光已绎年讨花甲了！