1936年回国后,全力投入了当时各种昆虫研究工作,他东奔西跑,哪里有虫情,他就奔赴到哪里,全力研究防治之策。在江苏昆虫局工作期间,他专门从事棉花害虫的防治研究,同时不断总结成文,相继发表了《中国棉虫研究趋势》、《棉作害虫》、《红铃虫》等论著。他在浙江昆虫局工作期间,当地正值蚊蝇传播疾病猖獗,他即投身于蚊蝇生活习性和防治的研究。为了研究药剂对传染丝虫病的库雷蚊的防治效果,他在自家宿舍附近的菜园里埋下12个瓷缸,放水装粪让库雷坟产卵,繁殖幼虫,然后进行药剂防治试验,每天夜晚都手执电筒逐缸进行观察,记载各种数据并进行分析和对比,由于人手不够,他全家妻子儿女都帮忙记录,这项“家庭试验”竟一直持续9个多月,从不间断。这一全家投入科学实验的动人事例,在昆虫学界传为美谈。经过几年对蚊蝇的研究,李凤荪成为我国早期研究卫生昆虫的有数专家之一,他先后在多种刊物上发表了:《世界疟蚊名录》、《蚊虫防治法》、《家蝇之传染病与防治》、《家庭的卫生害虫》等19篇有关卫生昆虫的论文。同时他对血吸虫为害也进行过调查研究,还深入到岳阳湖区实地考察,向湖南省政府提出灭螺治病的建议,受到省领导的重视。1944年他完成一部卫生昆虫专著——《中国乡村寄生虫学》,这是一本早期研究中国农村卫生昆虫著作,对当时农村经济发展具有重要的价值,因而受到当时国民政府的重视,身为湖北省省长的陈诚为之亲笔提上书名。1938年他为了摸清中国西部高原的昆虫种类及分布情况,他参加中国农业考察团进入青藏高原的川西藏族地区,连续考察三个多月,收集了大量昆虫资料。后来,他还利用教学兼课之便,进入广西中越边境、海南岛热带森林、福建海滨收集热带及亚热带昆虫资料。随后,有一年湘、鄂、川武陵山区蝗灾严重,他带着眷属旅行常德、沅陵、泸溪、吉首、桑植十余县进入鄂西恩施,深入农村乡里,收集蝗虫资料并研究防治措施。他马不停蹄地转战南北在各地调查、收集资料、研究虫害发生的规律,资料聚集如细涓汇成江河,著写一部总汇中国昆虫学巨著的雄心在他脑海中萌发、构思。李凤荪性格的突出特点可概括为:勤劳、苦干、倔强。他一身充满着追求、奋进的生命火焰,走到哪里就干到哪里,他的爽朗谈笑和炽热的热情使周围的人感到他那顽强的生命力。即使在年过半百步入老龄时,他仍然照样上山下乡,深入现场,与青年人一道翻山越岭,采集标本,调查虫害。由于他有坚强的事业心和对科学执著的追求,不论处于顺利和挫折的境遇,都能同样保持着旺盛的热情,置个人荣辱于不顾。1957年他那直言弊端的个性使之被错划为右派,1958年下放到偏远的江华林场一个小工地劳动,他依然干劲十足,以他超人的体力,经常肩挑百斤担子,轻松地来往于田头和林间小道,从不气馁。1959年12月,冰消雪融,中共湖南省委在《新湖南日报》上公开宣布摘掉他的右派帽子。从此,他更加情绪高涨。在他57—60岁之际经常上山下乡,他此期行经湖南会同、靖县、通道、绥宁、慈利、宜章等30余林区县调查森林虫害,并写了《竹蠹虫的发生及防治的研究初报之一》、《江华麻江伐木松蛀虫简报》、《苏云金杆菌防治松毛虫研究简报》等10余篇森林昆虫研究论文。1959年他得知白蚁对林木和建筑物的危害甚大,他立即奔赴临湘县现场,与老农一道寻觅蚁巢,连续工作了三天三晚,终于在一个棺材里直捣白蚁的“大本营”。如今这个大白蚁窝还保存在中南林学院昆虫标本室里供陈列展览。“不入虎穴,焉得虎子”这就是李凤荪的倔劲。