就在当年——1934年12月，李四光应邀去英国讲学，时逢45岁。
这次讲学，是遵循中英两国交换教授的协议出国任教，将在英国近十所大学进行演讲。因此，着重讲授什么，则成为出国之前必须认真考虑的问题。笥科鉴定，已经为地质界所共识，还讲什么？
“中国”！思索间，眼前闪现出这两个大字。对，讲中国，讲中国地质，介绍中国的地质全貌和地质科学的现实与未来，让世界了解中国。
主意拿定，请学生张文佑（时任研究员，新中国成立后为中国科学院学部委员、地质研究所所长）协助收集材料，编绘图表，自己动笔撰写讲稿。
12月上旬，李四光一家3口从上海搭乘意大利客轮，再一次踏上旅欧的航程。
沧海桑田，光阴似箭，转眼之间22个春秋过去了。当年，他是远洋留学，吸取知识；而今，他是出洋讲学，传授知识；当年，他是单身的青年学生；而今，他是成家立业的知名教授，并且享有崇高的国际声望。这期间的变化又是多大啊！
李四光习惯于航行沉思，每当面对无边的大海，总会引起他的浮想联翩。他甚至愿在甲板上构思讲授课题，仿佛澎湃的波涛更能激起他的灵感。他想到，某些西方学者对中国地质科学那种目中无人的骄横态度；他想到，近百年来列强瓜分中国的狰狞面目；他想到，大英帝国逼迫北洋军阀割让西藏地区为其殖民统治的野蛮行径……
他愤怒！他抗争！他决定讲授中国地质要从西藏高原开篇，让全世界人民都知道：西藏高原是中华领土不可分割的一个组成部分！
这是一个不同寻常的开篇。按着惯例，讲授中国的任何历史，大都要从中原开始，按着地理方位和时代变革，横向扩展，纵向延伸。现在，李四光的讲义却从西藏高原开篇，导致许多学者一时难以理解。后经李四光联系1913年至1914年的“中英藏西姆拉会议”，对英帝国拉拢西藏分裂祖国分子妄图独立的阴谋加以解释，才使人们感悟到其中的用意：原来他是把政治形势融人到自然科学的讲授之中。不错，李四光的爱国主义一向就是这么实际而又是这么具体的。
至于讲授内容，除了全方位阐述中国地质状貌之外，便是贯穿他多年探索的地质力学见解。经过长期的精心研究，使他确认：造成地壳运动变迁的主因，是由于地球自转的速率，在漫长的地质年代中，发生了时快时慢的变化。
当然，创建一个新的学科，是项艰巨而又复杂的系统工程，并且需要经过实践的验证。因此，他认为这次主要是从中国地质出发，奠定学说基础，题目应叫《中国地质学》。
李四光在英国近10所大学的讲学，占去了半年时间，产生了很大反响。许多学者惊赞他的新发现和新论点，进而引起了广泛讨论。为此，英国方面盛情挽留他，希望他在英国继续停留一个阶段，以便把讲义整理成专著，由英方印刷出版。他被如此盛情和浓郁的学术气氛感动了。他觉得，继续停留一个阶段有利于著作的出版。还可以和海外学者进一步交流学术观点，况且英国又是他大学读书期间母校的所在地。这里有他熟悉的校友和尊敬的师长，而且不乏中国的留学生，特别是还有自己在国内的好学生。于是，他征得许淑彬和女儿的同意，决定在伦敦暂住下来。
他们先在伦敦租了两间房子，不久又迁至中国驻英大使馆的第3层顶楼里。李四光对这里的环境感到满意。这期间，伯明翰大学威尔士教授还请他与新老校友会面和旅游，还把自己的实验室向李四光开放，任他在这里进行各种实验。李四光的学生俞建章这时正在英国留学，住在布列斯特，离伦敦较近，经常来看埋老师一家人。李四光利用一年时间埋头著书，包括打印、拍照、贴图和校对等，都由李四光亲自完成。与此同时，他还应约用英文在《亚细亚》杂志发表题为《中国煤的资源》等专论文章。
1936年初春，《中国地质学》全书脱稿，交给当地出版部门。李四光没有马上回国，他决定去北美旅行。许淑彬和女儿熙芝非常高兴，觉得这次可以尽兴观光北美的风景了。其实，李四光的用意是去考察那里的地质状况，他的心装着整个地球。
当年4月，一家3口从伦敦出发，乘船抵达北美东岸的纽约码头。正在美国留学的朱森和吴半农早已在码头等候自己的领导和老师。师生们在异国相聚，犹如梦境一般。特别是朱森，已经34岁了，此时此刻兴奋得像一个小孩子看到久别的父母一般，形影不离老师、师母和亲如小妹妹的熙芝身边，对他们照顾得无微不至。
朱森是李四光最喜欢的学生之一，受李四光的教益最多，其学识和品德都深受恩师的影响，是恩师心目中最有前途的地质学家。朱森和吴半农陪同李四光暂住下来之后，李四光一家3口开始了美国的漫游。
美国是个幅员广阔的发达国家，北接加拿大，南联墨西哥和墨西哥湾，东濒大西洋，西临太平洋，从北到南长2560公里，由东至西宽达4880公里。全国地形复杂，气候多样，主要山脉均为南北走向，这又成为李四光观察“山”字形地质构造的主要对象，同时又联想到包括欧亚大陆乌拉尔山在内的诸多名山大川的走向与形态。
李四光一家3口从纽约乘坐火车西行，沿着阿帕拉契亚山麓走一段观察一段，第一站到了美国首都华盛顿。他们在这里参观了美国的国会大厦和白宫等世界闻名的建筑物。接着，又通过维基尼大平原进入兰岭山区。这里的岩层、地层及其呈现的状貌部清晰地映入李四光的眼帘，印在李四光的心里，使他认为当地很可能存在一个古老的“山”字形构造，为其后来创建地质力学的依据之一。
他们再往西南方向前进，穿过纵贯平原的密西西比河来到圣路易斯。这是美国中部地区，也是全国水陆交通的重要枢纽，由此而使李四光联想到自己的家乡武汉三镇。世界多么辽阔。而许多地方又多么相似啊！李四光热爱家乡、热爱祖国，也同样热爱全世界的每一寸土地。他们接着继续前进，经过密苏里，来到俄克拉何马州。李四光在这里更多是考察当地的岩层和石油勘探及开采的状况，同时思考祖国的地形及其石油分布与蕴藏的现状和前景。再向西南，他们翻越落基山脉，爬上了科罗拉多高原。这里地面平缓，但高原的边缘却峭壁千刃，一路上几乎为不毛之地，往往在数十公里，乃至数百公里之内渺无人烟。气候干燥，树木稀少，是否又像祖国的西北高原和新疆的广袤沙漠？李四光的心一直装着世界与祖国。如果说许淑彬和熙芝是旅游观光，大开眼界，那么李四光却是把所到之处都当成是野外作业的天然课堂。
一路上，他们都专乘慢车在许多小站停留。倘若没有旅馆，就在乡间借宿，或住民房，或住护路工人的简陋木屋，到处是友谊的气氛。就这样，他们经过两个多星期的跋涉，最后到达北美西岸的洛杉矶，义在这里考察美国西部地区港口城市的工商业情况，然后从这里登船，横渡太平洋返回祖国。
1939年，李四光的《中国地质学》由伦敦杜马·摩尔第出版公司出版，在学术界引起轰动效应。英国皇家学会会员、国际著名科学史家李约瑟教授在阐述中国大地构造时，激动地说：“很幸运，在这方面，最卓越的地质学家之一李四光为我们提供了第一部内容丰富的著作——一《中国地质学》。”
一部世人瞩目的学术巨著在抗日战争的烽火岁月里辉煌地问世了。以后，又由中文翻译成各种文本，成为世界科学史上第一部由中国人撰写的阐述中国地质的杰出著作。