1974年5月，李政道第二次回国访问，他亲眼目睹因受“文化大革命”影响，国内人才培养几乎完全停滞的现状，心急如焚。为了重启国内的人才培养，李政道写了一份关于培养基础科学人才的建议书，通过周总理上报毛主席，提出:从全国选拔少数、约十三四岁、有培养潜力的少年到大学去培训。该建议被国家领导人采纳，由中国科学技术大学率先实施。1978年3月，中国科学技术大学少年班正式成立。

改革开放初期，为给国内的优秀青年创造赴美国一流大学继续深造的机会，李政道克服重重困难创立中美联合招考物理研究生项目(简称CUSPEA)。当时，中国还没有TOFEL 和GRE，美国高校没有行之有效的方法来测试中国学生的能力和水平，李政道不仅逐一做工作说服，还为CUSPEA设计了一整套行之有效的实施方案，这是极为难得的。该项目于1979年开始实施，持续了十年，共培养了915位博士研究生。他们中的大部分都成为了多个领域的学术领军人和精英骨干。粗略估计，李政道每年花去了约三分之一的时间在这个项目上。他也曾说:“我深感CUSPEA有意义、有价值，从某些方面讲，它比我做宇称不守恒有意义。”

在CUSPEA项目实施过程中，李政道负责所有美国方面的组织协调工作，信件之多曾多次塞满了哥伦比亚大学内及附近的几个邮筒。因为阻碍了其他邮件的正常收发，邮局提出抗议。李政道和夫人秦惠䇹、助理艾琳·特拉姆不得不推着小车送至附近及更远的邮局去发送。吊顶上悬挂的是CUSPEA项目考卷及李政道当时所书写的部分信件。

1981年至1984年，李政道多次写信向国家领导人建议建设中国博士后制度，他的建议得到邓小平同志的高度赞赏。1985年7月，国务院批准设立中国博士后流动站、实行博士后制度的方案。在李政道的提议下，主要承担博士后日常管理工作的中国博士后科学基金会于1990年5月成立。中国博士后制度已形成独具特色和相对独立、完善的人才培养和使用机制，成为造就高水平人才的重要途径，它已经并将继续为推进中国的科教事业和经济发展发挥越来越重要的作用。

1998年，为纪念已故夫人秦惠䇹，李政道及家人用私人积蓄设立“秦惠䇹与李政道中国大学生见习进修基金”，基金用以支持大学本科生尽早接触科研活动，获得资助的学生称为“䇹政学者”。遵照秦惠䇹女士遗愿，“䇹政学者”应不少于一半为女性。二十年来，“䇹政基金”已成为培养创新人才的成熟模式，为中国高等教育事业发展作出贡献，也推动了两岸青年的学术文化交流。

李政道曾在众多场合反复强调“重视基础科学”的重要性，他用“水、鱼、鱼市场”的关系来比喻“基础研究、应用研究、开发研究”之间的关系-“基础科学清如水，应用研究生游鱼，产品科学鱼市场，三者不可缺其一。”在他的倡导下，中国高等科学技术中心、北京现代物理研究中心等一系列强有力的科学研究基地相继建立。李政道亲自担任中国高等科学技术中心主任，并设计中心徽标，该中心在沟通交流、资助研究等方面取得了优异的成绩，显示了强大的活力。

李政道积极推动了国家自然科学基金制度的建立，为科研工作者申请项目基金、开展基础研究提供一个公平、公正的平台。1985年，邓小平在人民大会堂接见李政道时，肯定了他提出的设立国家自然科学基金委员会的建议。三十多年来，自然科学基金在推动我国基础科学研究的发展，促进基础学科建设，培养优秀科技人才等方面取得了巨大成绩。

为了促进中国高能物理发展，李政道积极出谋划策，提出建设北京正负电子对撞机的方案。1984年10月，北京正负电子对撞机正式破土动工，并于1988年首次对撞成功。这是继原子弹、氢弹爆炸成功，人造卫星上天之后，中国在高科技领域又一重大突破性成就，为中国粒子物理和同步辐射应用开辟了广阔的前景。

40年来，中国高能物理研究从无到有取得了巨大发展。目前已建立了自己的实验基地和研究队伍，科研与技术能力达到国际先进水平，北京正负电子对撞机、北京谱仪实验、大亚湾中微子实验、中国散裂中子源工程等大科学装置和大型粒子物理实验取得了一批具有重大国际影响的成果。中美高能物理合作为此奠定了基础并做出了十分重要的贡献。

2014年，李政道建议成立“李政道研究所”，以培养国际性大师级第一流人才为目标，着力将其打造成为世界知名的重大原始创新策源地、全球向往顶尖科学精英集聚地、面向未来的中国青年才俊历练地。在国家部委和上海市的大力支持下，李政道研究所于2016年11月在上海交通大学成立。2021年12月，李政道研究所实验楼正式在张江科学城内启用。