作为求知的学子，李四光拿到了学府的文凭；作为爱国的青年，李四光又拿到了民主革命的合格证书。学识增长与政治进步的相辅相成，恰是李四光留日生活的鲜明写照。
他在日本留学的年代，国内处于清朝光绪与宣统的交替阶段，也是封建政权即将土崩瓦解和资产阶级民主革命方兴未艾的变革时期。
人们知道，日本曾是中国资产阶级民主革命酝酿和兴起的海外基地之一。早在光绪二十四年（1898年），我国伟大的革命先行者孙中山先生就曾来到日本，以“兴中会”的名义向旅日华侨和留学生们宣传推翻帝制、建立民主共和的革命主张，在华人中间播下革命种子。光绪二十五年（1899年）前后，一些留日学生创立青年杂志，翻译出版18世纪卢梭、孟德斯鸠等人对于法国资产阶级革命起着推动作用的一批著作，间接启发中国青年的觉醒。此后，赴日本留学的中国青年逐渐增多，至李四光初到日本的光绪=三十年（1904年），中国留日学生数达3000余人。其中湖南籍的黄兴、刘揆一、杨毓麟、陈天华、宋教仁，四川籍的邹容，广西籍的马君武和湖北籍的吴昆等大批热血学子，不仅积极响应民主革命的号召，而且还通过组织社团、开辟讲坛和撰写文章等各种方式直接进行革命活动。社团方面，有“军国民教育会”，提倡爱国青年开展军事训练，旨在富国强兵，抵御军国主义侵略。讲坛方面，有留日学生会馆，及时传达国内民主革命动态，组织各种革命专题讲演。撰写文章方面，有《湖北学生界》、《新湖南》、《浙江潮》和《江苏》等进步杂志在东京出版，陈天华撰写的《猛回头》和《警世钟》等宣传民主革命的小册子各在国内流行，产生强烈反响。
一向具有爱国激情的李四光在这期间自然是当仁不让。如前所述，他在儿童时代就曾见过父亲书写的“民主共和”墨迹。尽管当时他还理解不了其中的含义，但是他却感受到父亲已经是位参与民主共和斗争的秘密“造反者”。事实正是如此，不久父亲便遭到当局的追捕，被迫逃往南京躲避脱险。现在，李四光无疑比当年成熟得多。这次他到日本留学同时含有两个目的：一是求知深造，一是探寻救国道理。因此，留日学生会馆是他经常出入的场所，并在这里认识了黄兴、刘揆一、宋教仁和马君武等一批爱国学友，彼此之间结下了志同道合的深厚友谊。
毋庸讳言，同样是中国的留学生，又因家庭出身、所受教养以及出洋目的等方面不尽一致而在政治见解上存在明显分歧。从截然对立的层面概括，可以划分两大派别，即革命派和保皇派（亦称保皇党）。革命派赞同孙中山先生的主张：推翻帝制，实行民主共和。保皇派靠拢当时流亡日本的康有为和梁启超，主张反对慈禧太后，保护光绪皇帝，恢复“康梁变法”的“维新”政体，实行君主立宪。两派争论相当激烈，甚至还表现在男性留长辫子的清代习俗上。革命派认为男人留辫子是民族压迫的象征，是炎黄子孙的耻辱，要革命就必须马上剪掉头上的长辫子。李四光就是毅然剪掉辫子的革命派。保皇派则认为留辫子是当朝的王法，剪掉辫子意味着反叛大清朝廷，不但回国难以做官，而且犯下杀头之罪，所以拼命保留辫子。于是，头上的短发与长辫子也就成为留日学生政治态度的明显标志。
当然，革命斗争并不像剪辫子这样容易，这么简单，还需要在大是大非方面具有清醒的认识，从而提高思想觉悟。印度作家泰戈尔说：“有勇气在自己生活中尝试解决人生新问题的人，正是那些使社会臻于伟大的人！那些仅仅循规蹈矩过活的人，并不是在使社会进步，只是在使社会得以维持下去。”那么，如何促使中国社会走向进步，恰是李四光等大批热血青年苦于思索的重大课题。他们多么盼望有人指导啊！
盼望的事情降临了！1905年7月，众人仰慕的孙中山先生再次来到日本。孙中山这次来到日本意义重大，直接关系着中国资产阶级民主革命的前途和命运。此前，他曾相继在美国、比利时、德国、英国和法国广泛联系爱国华侨及旅欧的中国留学生，建立起相应的革命团体。现在，基于革命形势的发展，特从法国专程赶到日本东京，旨在联合所有革命团体，建立一个统一的政党组织，积聚强大力量推翻封建政权。因此，孙中山一到东京便受到当地爱国侨胞和留学生的热烈拥护。他在近千人的欢迎大会上激情演讲产生轰动效应。为了启发民众觉悟，他首先义正辞严批驳所谓中国“只可为君主立宪，不能躐等而共和”的保皇派谬论。接着又从世界的社会发展潮流着眼，深刻阐明实行民主共和是引导中国走向富强之路的根本道理。最后，他以伟大革命家的胸怀慷慨自责地说：“中国土地人口，为各国所不及。吾侪生在中国实为幸福。各国贤豪欲得如中国之舞台者利用之而不可得。吾侪既居此大舞台，而反谓无所借手。蹉跎岁月，寸功不展，使此绝好山河仍为异族所据（指清朝统治——引者注），至今无有能光复之，而建一大共和国以表白于世界者，岂非可羞之报者乎？”（胡绳：《从鸦片战争到五四运动》，红旗出版社，1982年版第495页）。
孙中山先生的演讲震撼着广大听众的心弦李四光敬望着伟人的风采，聆听着伟人的教导，霎时觉得心明眼亮，顿开茅塞，情感的激动无法形容。
然而，更加使他激动的还在另一天——当年的8月20日。这天下午，他有幸出席孙中山先生发起、组织和领导的中国革命同盟会（简称“中国同盟会”）成立大会，并由一个普通的爱国留学生成长为中国同盟会的首批会员。
中国同盟会是中国资产阶级的革命政党（中国国民党的前身），也是直接领导辛亥革命的指挥部。它的宗旨就是孙中山先生亲笔拟定的16字主张：“驱除鞑虏，恢复中华，建立民国，平均地权”。不久这个宗旨即由“民族、民权、民生”而概括为“三民主义”。
这次大会开得隆重、热烈与欢快。孙中山先生对大家讲：“什么是革命？革命就是造反，反者是反对满清政府。我们现在力量还不够，是要大家造出来的！……”一番话说到大家的心坎上，接连爆发出雷鸣般的掌声。在讨论孙中山先生的讲话时，人们各抒己见争先发言。有人站起来提出一个问题，说：“我们是排满革命，假如满人要加入同盟会，我们该怎么办？”没等孙中山先生解答时，在场的马君武突然站起来大声说：“我们是反对卖国亡国的满清政府。如果满人中有与我们志同道合的，我们当然欢迎。”孙中山先生为马君武的解答鼓掌，全体与会者也随之热烈鼓掌。
入会仪式特别庄严。凡自愿加入中国同盟会者，均由孙中山先生亲自谈话并且监督宣誓。轮到李四光时，照例被引进一间小屋与孙中山先生个别谈话。孙中山先生发现李四光年龄很小（16周岁），又是一名中学生，便慈祥地问他：
“你这么小，也要参加革命？”
“是的。先生，我也要革命！”李四光面对自己崇拜的革命伟人，继续说，“中国封建王朝的统治已经腐败到了极点。甲午之战，我们败于日本；庚子之战，我国又饱受八国联军的蹂躏，中华民族的前途岌岌可危，不改革是没有出路的，只有革命才能拯救中华！”
孙中山先生满意地点点头，接着又问：
“你能为革命做些什么工作呢？”
“只要我能力可以达到的，我一定尽力去做！”李四光担心自己的条件尚不具备，回答时感到特别紧张。
“好吧。”孙中山先生就用这两个字表明了自己的态度，同时将一份《中国革命同盟会会员誓约》递给李四光，“看清楚上边写的每个字，心里感到赞同就起身宣读，并且要在‘宣誓人’3个字的后边签上自己的姓名。”
李四光接过誓约，激动地大声演读：
“岁次乙巳（即1905年——引者注），当天发誓，驱除鞑虏，恢复中华，创立民国，平均地权。矢信矢忠，有始有卒，有逾此盟，任众处罚。”他一口气把誓约读完，便毫不犹豫地在“宣誓人”后边写下“李四光”3个大字。
宣誓完毕，孙中山先生亲切地抚摸着李四光的头，对他说：
“从现在起，你就是中国革命同盟会的同志了。”
“同志！”李四光的心猛然一震，这是多么亲切又是多么崇高的称呼啊！他的眼窝顿时潮湿了。
“是的，就是志同道合结成一体。”孙中山先生既似领袖又像慈父般地嘱咐李四光，“同盟会的工作可以分为两个部分。一部分人准备回国举行武装起义，推翻君主专制政权；另一部分人准备在中华恢复后，把我们的国家建设得富强起来。现在，你年龄小，不必急于投身锋镝之间。我希望你努力向学，蔚为国用。”
李四光把孙中山先生的话字字句句牢记心里。这一天，他觉得自己长大了许多，特别是思想觉悟的提高，与此前相比判若两人。这也成为他在弘文学院毕业之后勇于报考大阪高等工业学校，并且取得优异成绩的思想动力。从而以“努力向学，蔚为国用”的明确航标，自觉走上科学救国的漫长道路。