李远哲荣获1986年诺贝尔化学奖的消息传来，面对巨大的荣誉，他平静地说：科学家获奖并不是重要的事，但一个社会标榜科学家却是很重要的。原因是科学的研究是个很大的社会活动，而科学的活动在一个社会是非常必要的。
1．两项重要决定
1974年，是李远哲人生道路上的一个重要转折点。这一年，他做出了两项重要决定：一是加入了美国籍；二是离开芝加哥大学回到母校伯克利加州大学任教。
李远哲为什么要加入美国籍？没有人询问过他这方面的原因。1986年在台湾，曾有人问他是否会回台湾从事研究工作，他说：“若是我要回来的话，目前的环境到底是多好多坏，我想并不是最主要的原因。从前我念书的时候，在台湾只有硕士班，没有博士班，若想成为一个真正的科学家，非得到国外求学不可。但是当初和太太离开台湾的时候，并没想到会待那么久，一心以为得了博士学位后就回来，但是投入研究工作后，一晃就待了24年，这并不是计算好的，也没有预先想过的。
“我也常想，是否该回来做研究工作，我这几年常回来想帮点忙，但是我在美国有很多研究工作，有着很大的责任，做了一些事情，到了一个段落，也不能说走就走。
“若我回到台湾，一定会发现在科学研究的最前端，我想是不能跟国际上最好的学校，或者是最好机构的研究人员竞争的。
“在美国觉得最珍贵的事情是可以专心做学术研究。在台湾生活上有很多干扰，比方说，亲戚朋友的婚丧嫁娶，朋友的应酬，回到家里也要花很多时间在不是很重要但又免不了的事情上，反而在学术上不能很专心，到了美国后觉得这地方很好，因为能够专心地做学术研究工作。
“你问我是否会回来，我想会回来的，但是不晓得在哪一天……到底什么时候。大概有一天觉得是时候的话，我想大概就会回来了，不过在今后的二三年或三五年内，我想大概不会。”
从研究工作的连续性和科学事业的发展考虑，李远哲取得了美国国籍。
1974年夏，伯克利加州大学有意聘任李远哲做教授。那里是他的母校，有他熟悉的环境和老师。在那里他取得博士学位，学会了一套研究方法，这些都使他感激和眷恋。加州大学更吸引他的是它有一个举世闻名的劳伦斯实验室，他认为自己借助这个实验室的条件，可能会做出更为出色的研究成果。正如他自己说的：“伯克利有一个劳伦斯实验室在做基础科学研究，这对做实验的人来说是非常方便的。所以我到芝加哥大学之后，虽然条件很优厚，但是还是觉得我在伯克利可以做得更好。”
芝加哥寒冷的气候也使李远哲不能适应，于是，李远哲毅然放弃了芝加哥大学的优厚待遇，受聘为加州大学化学系教授和劳伦斯实验室材料和化学专业首席研究员。
1974年9月，38岁的李远哲挈妇将雏告别芝加哥，回到了气候适宜、鸟语花香、草青水秀的伯克利。从此，他再也没有离开过加州大学，加州大学是他成长的沃土，他对加州大学有着难解的情结。1986年他荣获诺贝尔奖后，学校化学研究院为他举行香槟酒庆祝会，他曾说：
“我这辈子做出了两个正确的决定：第一是1962年申请到加州念书；第二是1974年回到加州任教。”
2．步入辉煌
回到加州大学，李远哲立即投入工作，建立起了世界上第一流的分子束实验室，装配了国际上最先进的实验装备，开展多项实验研究，从此捷报频传，不断有新的成果问世。他的科学事业如日中天，步入了辉煌时期。这位物理化学界的“莫扎特”，奏出了响彻全球的一首首绝妙乐章。
1970年开始的对氟原子（F）和氢分子（H2）的基元反应研究，经过近14年的不懈努力，得到了很精确的产物分子的角分布和态分布数据，证实了由量子散射理论所预言的该反应存在着动力学共振现象。由于动力学共振现象获得不易，需要以绝对均等能量的反应分子进行反应才能得到，故被人称为是化学反应动力学领域中理论与实验完美结合的典范和里程碑。这表明利用李远哲设计和建造的分子束装置，来研究化学反应动力学所得到的信息和反应过程的细节，远远走在了反应轨迹的理论计算的前面。
李远哲利用交叉分子束实验装置还做了氧原子（O）和乙烯分子（C2H4）反应的实验。用质谱计来观察产物时，除了观察到很少量的质量数为42u、43u的之外，还看到了大量的15u的碎片，以前很多人误以为CH3是主要的反应产物，而作出错误的反应机理的推断。但是李远哲做了15u的角分布，发现它和42u或43u的角分布一样，因而立即醒悟到15u并不是产物分子，而是中间物（C2H3O）的电子轰击碎片。这个实验不但研究了单次碰撞的化学反应，而且通过一系列的物理基本原理，推断出了基元化学反应的产物是什么。这是燃烧化学中最重要的一类反应。李远哲通过实验，首先指出氧原子置换烯烃中的一个氢原子是主要反应通道，从而澄清了对这一反应机理解释中长期存在的混乱。在燃烧化学及动力学界引起很大反响，并引起了美国能源部对此项研究的关注，为此向李远哲提供了大量研究资金。
用红外线离子光谱研究氢离子与水分团实验，是李远哲的另一项研究。20世纪70年代后期，李远哲与同校物理系教授沈元壤合作，利用分子束与激光束交叉，对包括SF6在内的数十种多原子分子进行红外多光子解离碎片动力学研究，得出了满意的结果，为后来红外多光子解离的研究工作指明了方向。
李远哲对大气化学亦有研究。1979年，鉴于臭氧紫外光解反应的重要性，他将分子束与激光束交叉，研究光解碎片O2的角分布与速度分布，得出O2（＇△g）的产率约为90％的重要结论，在小分子紫外单光子激光光解碎片动力学方面作出了贡献。
李远哲与穆尔（C．B．Moore）合作，在交叉分子束装置上进行甲醛光解研究，澄清了人们在这方面的错误认识。他对“范德华（VanDerWaals）多聚体”进行研究，在一定程度上推动了量子化学的发展。他还对选模光化学予以关注，专门研制了一台束源转动的分子束激光光解实验装置，于1985年用波长为193纳米的激光研究了CH2BrI的光解，第一次证明了选择性键断裂是可能的。
在电子激发态钠原子的反应动力学方面，由于激光技术的飞速发展，极大地促进了化学反应动力学的发展。李远哲不失时机地把激光技术与分子束技术结合起来。除了把激光作为分子光解的光源外，还把激光用作制备特定量子态反应物的重要手段。在他的交叉分子束装置中，用激光把钠原子激励到特定的电子激发态，研究它入HCI或O2的反应散射，得到了许多有趣的结果。这是迈向态一态反应散射研究的可喜一步。
李远哲用近10年的时间，系统研究了稀有气体原子之间、稀有气体原子与卤素原子之间的相互作用势，他的研究成果对散射理论、准分子激光作用机制、从范德华力到化学键的过渡等都提供了很有价值的信息。
李远哲进行了自由基的生成热测定。自由基的生成热是较难精确测定的热化学数据，李远哲利用高分辨率的分子束TOF技术与激光光子能量的单一性，准确地测定了一些重要的自由基生成热及自由基不同电子态之间的能隙。
李远哲在理论研究上也取得了巨大成就。从1974年9月回到加州大学，到1986年底的12年期间，他共发表论文125篇，平均每36天一篇。这些论文不仅质量非常高，所涵括的内容也非常广泛，解决了前辈科学家大量未能解决的问题。在这期间，李远哲被10所大学或科研机构聘为讲师，被7个物理化学方面的杂志聘为编委、主编或顾问。还担任维也纳国际原子能机构“热原子化学的地位和其他科技领域的关系”小组成员，AFOSR化学研究评审组成员，布鲁克哈维国家实验室化学部客座委员会委员，国际分子束专题讨论会国际顾问委员会委员，加州分子碰撞动力学年会主席，国际气体真空动力学会计划委员会委员，美国国家科学院—国家科学研究委员会关于分子与原子科学委员会委员，美国国家科学院—国家科学研究委员会关于建议美国军事基础研究科学委员会委员，TRIUMF试验评审委员会委员，美国国家科学院—国家科学研究委员会美中科学研究交流指导委员会委员，国际分子反应动力学最新成果研讨会国际科学委员会委员等职。1975年，他成为美国人文与科学研究院院士，1979年成为美国国家科学院院士。并先后获得美国能源部鄂尼斯特·O．劳伦斯奖，加州理工学院ShermanFairchild杰出学者奖，美国化学会Rochester分会HarrisonHowe奖，美国国家科学奖，美国化学会彼得·德拜物理化学奖。
李远哲成了物理化学界最顶尖的科学家。
3．重视学生的进步
李远哲一生所看重的有两件事，一是他的科研事业，二是对学生的培养。他甚至说，他在从事科学研究以来最大的成就是在培养人才方面。他曾坦率地告诉别人：“我比较关心的是对学生的教育。我的实验室里面有20个研究生，一道在做研究工作，他们的实验、进步、学习，是我比较关心的，因此我在这方面花的时间很多。“我觉得社会愈进步，人的横向关系应该变得更重要。如果我把所有的时间都花在儿女的补习上面，而忽略了很多研究生的进步，这也是不对的。”
李远哲对人才的培养，有一套自己独特的教育方法。
第一，是双向选择的招生办法，即老师选择学生和学生选择老师相结合。一般每年秋天会有很多学生向学校提出入学申请，待学校批准后，第二年春天，要入学的学生来学校参观实验室，跟教授谈话，了解专业和研究项目，然后决定是否来加州大学，跟哪一位教授学习。
这是学生选择老师，下面接着的是老师选择学生。李远哲首先要和到他实验室来的研究生谈话，告诉研究生：“我的实验很难，很艰苦，你即使夜以继日地做，做百分之九十还不算什么，做了百分之九十九也等于零，要做到百分之一百才算数。”
看学生是知难而退，还是迎难而上。其次是派那些不畏艰难而留下的学生跟随较有经验的高年级学生做一段时间研究工作，让学生体会一下做研究的滋味，学一些技术上的东西。最后李远哲告诉他们可以做研究的几个方面和题目，让他们思考选择。经过体验和思考，学生就去和李远哲讨论，有的学生说：“李教授，我对分子内能量的传递这个题目感到很有兴趣，这好像很重要，而且其中有很多我不了解的，也许做了很多研究工作之后，我会有深刻的了解。”
而有的学生说对离子光谱有兴趣，有的学生说愿意做高能反应研究等等。
经过讨论，能和李远哲发生兴趣共鸣、见解共鸣的，李远哲就决定录取他。有些学生如果入学成绩好，却不能与李远哲产生共鸣，李远哲就不会录取。因为能通过这一系列考验的学生，都是下定了决心，发扬了自己的长处，找到了自己兴趣的人。李远哲认为，一个人只要有了决心、兴趣，并扬长避短，就会做好事情。
这种独特的以寻找共鸣的方式选择学生，应该说是李远哲在培养人才方面的一个高见。“共鸣”可以启迪灵感，激发智慧，是促使学生成才、事业成功的一个基础条件。而且，这样招收的学生，其综合素质都是比较高的，李远哲说：“学校若要办好的话，学生得是一流才可以。“我觉得一流大学，设备当然是很重要的。但是，拥有一流的学生……则更为重要。”
第二，要培养学生的独立工作能力。李远哲认为培养学生的独立性非常重要，学生只有独立发现问题、独立解决问题才会不断进步，如果养成依赖导师的习惯将会一事无成。所以他教育学生要学会独立工作，研究题目和实验方案都让学生自己选择确定，有了问题也指导学生自己去分析解决。他曾对一些研究生说：“研究生要虚心接受导师的指导，但不能只把自己放在助手的地位上，而应当主动探索、独立思考。导师也要放手让他们干。我的一些学生常拿一些方案来问我：‘我这样做对吗？’我大多时候不否定他们，甚至有更好的方案也不告诉他们，不让他们养成依赖的习惯。我认为他们正是要探索才来搞研究的。”
李远哲感到每一个年轻人都要靠自己的双脚来走自己的路，不能让师长抱着走。
第三，要培养学生坚强的意志和毅力。李远哲认为坚持不懈、百折不挠的精神对于科学家也是很重要的，他说：
“一个人的成功或失败，很多并不是因为才能。当然，我并不是说才能不重要，而是世界上有才能的人很多，但真正做出一些事情来的人，往往是紧跟着问题，紧追不舍，追根究底的人。”