李吉均先生主要从事冰川学、自然地理学、地貌学与第四纪地质学和干旱区人地关系研究，在冰川学和地貌学领域致力于青藏高原、黄河阶地、黄土地层、地文期、现代冰川和第四纪冰川研究，关注的核心科学问题始终是青藏高原隆升和亚洲大地貌与环境演变问题。1958年，李吉均先生参加施雅风院士领导的祁连山高山冰雪利用研究，带领第四分队考察黑河上游冰川，开始走上冰川学研究之路。1973年，中国科学院成立青藏高原综合科学考察队，李吉均先生作为冰川组组长主持了西藏以及后来横断山的冰川考察工作。1974年，在西藏羊卓雍湖畔的枪勇冰川上，李吉均先生积劳成疾，患上了高山反应的严重肺水肿，但他仍然坚持工作。1986年和1996年，分别主编出版《西藏冰川》和《横断山冰川》两部专著。

　　1988年，李吉均先生提出“季风三角”概念，生动刻画了中国东部第四纪环境演变的气候格局及其机理。1989年，与施雅风、崔之久等30多位学者共同撰写出版了专著《中国东部第四纪冰川与环境问题》，提出被李四光教授判定的冰川沉积实际是泥石流堆积，由此大体澄清了困惑中国地学界多年的“东部古冰川遗迹”之争，在学术界产生了重要影响。