1921年1月，正值32岁的李四光接受蔡元培的邀请，担任北京大学地质系教授，并被选为校部评议会委员和庶务、财务、聘任等各委员会委员，以及仪器委员会的委员长，同时参，一与校部有关工作的总体管理。
身兼数职，源于能者多劳。这对李四光而言，早就习以为常。10年前，他从日本留学回来，曾在湖北中等工业学校一身兼任教师、翻译和工场负责人等多项职务。在湖北军政府工作期间，一人统管工、商、农、林、金融乃至交通等所有实业的复兴与发展。他那忘我的奉献精神和出众的管理才能向来为共事者耳闻目睹，自然也为蔡元培所熟知。当年，蔡元培也是中国同盟会的会员。而且在孙中山先生领导的南京临时政府担任教育总长，对李四光的人品、学识和工作能力等各方面都比较了解。所以，他才不遗余力地想方设法动员李四光回国而速来北京大学任教。作为教育家的蔡元培之所以千方百计地聘请李四光，只有一个目的，这就是广纳贤才办好中国的教育事业。李四光十分理解蔡元培的良苦用心，更是敬佩这位德高望重的教育家。共同的事业把李四光与蔡元培紧密连在一起，彼此之间携手创业，精诚团结，珠联璧合，直至1940年蔡元培逝世为止。
李四光刚到北京大学便沉浸在一片改革求新的浪潮之中。尽管社会上仍然属于北洋军阀的愚昧统治，但是北大校园却处处充满科学与民主气息。特别是知道这里就是“五四运动”摇篮的时候，则使李四光对蔡元培校长和全校教职员工更加崇敬。他想，要办先进的教育就得有这样的精神与气氛。虽然目前的北京大学在师资、设备以及其他方面客观条件尚不能与发达国家的名牌大学相媲美，但是只要保持现在这股奋发向上的朝气就不愁迎不来未来的光明。
毋庸讳言，北京大学地质系的条件是简陋的。系址设在学校理学院的一个杂草丛生的院落里，教室、教研室和办公室的房屋也都显得破旧。蔡元培与有关教职员陪同李四光参观时，担心这位伯明翰大学毕业的洋硕士可能看着不够顺眼，影响他在这里扎根的情绪，所以随时观察他的反应。出乎大家意料，李四光看过周围的环境，不但没有灰心丧气，反而乐观地向蔡元培提出积极建议。他说：
“蔡先生，我看这应当整修一番，使同学们有个良好的生活环境。”
“李先生说得对。”蔡元培高兴地赞成李四光的建议，接着说道，“这里本来是北京的马神庙。大庙作大学，当然需要改造一番啊。李先生过去到过日本，现在又刚从英国回来，可谓见多识广。我看这样吧，此事就烦李先生费心操办。有什么困难尽管找我，如何？”
“这就再好不过的了。”在场者一致表示赞同。
李四光感到责无旁贷，就这样开始带领学生们丈量院落面积，设计美化图样。并和全系同学一齐动手大干起来。经过一番改造修整，使旧貌改换新颜。这时，人们看到：清洁的院落中央建起一座圆形的石台，石台上安放一架造型别致的日晷——利用太阳投射的影子来测定时刻的装置。石台四面，各刻一句标语：正面是“仰以观于天文”，背面是“俯以察于地理”，左侧是“近取诸身”，右侧是“远取诸物”。同时，又以日晷为中心，铺设几条石路分别通向院门、教官和礼堂等处。各条石路两旁种植成排的冬青和刺柏。如此环境的改善，即使人们感到整洁与舒适，又因增设了中央石台及其四面的醒目标语，以及石台上的日晷装置呈现地质系的个性特征，从而展示浓郁的学术气氛，并给师生以发奋进取的精神鼓舞。
良好的学术环境营造还包括内部设施的充实。为此，李国光又不惜花费精力筹措资金，增添必要的仪器、标本等有关设备。难能可贵的是，这一切都得到蔡元培校长和校方各有关部门的鼎立支持，使李四光深受感动。他珍惜每一文钱，爱护系里的一草一木。把各项经费和物资全部用在刀刃上，由此促进地质系的基本建设初具规模，更加有助于教学与科研工作的并肩开展。人们瞩目地质系的崭新面貌，无不称赞李四光的敬业精神，尊称他是以校为家的“创业教授”。