在昆明期間，李約瑟還訪問了清華無線電研究所、中央研究院植物研究所、北平研究所物理和化學所、教育部藥物研究所、國立中央防疫處等單位。這些研究機構分散於昆明郊外，李約瑟騎著自行車四處奔走，參觀、演講、座談。
他看到了平日裡連想都很難想到的事；
藥學研究所實驗室設在鄉村古老的佛教廟宇裡，巨大的觀音像下麵安放著印刷科學簡報的機器。
中央機器廠藏在雲南的一座山穀裡，重要的機器和一些精密儀器安裝在一個人工開鑿的大山洞裡。
費孝通的人類學研究所設在一座寶塔裡，一樓是廚房和餐室，樓上是圖書館和工作室，頂樓供奉著文神。
吳大猷、華羅庚、聞一多等著名學者，會在一個個偏僻的村莊裡出現……
這些能乾的中國科學家，能想出千奇百怪的辦法解決一個又一個的難題。然而，有些困難他們是沒有辦法解決的。比如，科研機構幾乎與外部世界完全隔絕的條件下，化學實驗室常常因缺乏化學試劑導致研究受阻。好不容易完成了獨具創見的科學論文，國內戰火紛飛無處發表，寄往國外又會遭遇層層檢查。所有的科研機構都有一個大難題，大學和科研技術人員的工資實在是低得可憐。
在昆明的所見所聞，讓李約瑟清楚地意識到，自己“在人道主義方麵沒有多少可做的事，而在科學技術方麵則大有可為——給在當時難以想象的困難條件下勉力進行工作的中國科學家、工程師和醫務人員以切實的幫助。”
3月21日，李約瑟乘坐飛機從昆明飛抵國民政府的陪都重慶。他隨即向英國政府建議，在重慶設立一個為中國科學技術界服務的機構“中英科學合作館”，擬定該館的工作包括加強中外科學界的聯係、向中國科學界供應科學物資、介紹或推薦中國科學家撰寫的論文在國外發表、為中國科技機構提供科技谘詢、協助中國科學家和學者赴英交流等。
在英國駐華大使西摩的支持下，1943年6月，英國方麵批準了李約瑟的建議，中英科學合作館在重慶正式成立。
在隨後三年裡，合作館的成員除了李約瑟外，逐漸增加了16名中外學者；其中包括他的夫人李大斐和中國學生魯桂珍。
1943年6月4日，一隻晃悠悠的小船沿著長江順流而下，載著李約瑟和他的助手黃興宗一行來到了李莊。
李莊碼頭上，同濟大學的幾位教授在迎接李約瑟的到來。同濟大學設在李莊的禹王廟內，得知大禹的故事後，李約瑟把大禹稱為中國曆史上第一位“水利工程師”。
在禹王廟，中德合辦的同濟大學師生人人都講德語，李約瑟入鄉隨俗，用德語作了四次演講，他講了英美的大學與學生，講了水利工程，當然也講了他早在英國就萌發的疑問——近代科學為何沒能在中國發展。
李約瑟見到了“第一流的試驗胚胎學家”童第周。早在十多年前童第周留學比利時時，兩人就相識，再次見麵，兩個舊友用流利的法語長談了一番。
童第周在同濟大學的研究條件相當艱苦，菜油燈不夠亮，做試驗隻能利用太陽光或下雪天反射的光線。沒有儀器，童第周自掏腰包，花了夫婦倆人兩年的工資，從舊貨商店買來一架雙筒顯微鏡。為了做胚胎試驗，他還卷著褲腿到池塘裡捕捉青蛙、收集蛙卵作為試驗用品。
即便如此，童第周夫婦還是完成了多篇高水平的論文，這些論文後來被中英科學合作館交由西方科學雜誌發表。
李約瑟參觀了他簡陋的試驗室後感歎：“難道你就是在這片空地上完成那樣難度的試驗嗎？真是奇跡！在這樣艱苦的條件下，寫出那樣高水平的科學論文，簡直不可思議。”
幾天後，李約瑟有了更不可思議的發現。
他在給夫人的信中寫道；“沿著河邊一條小路離城（鎮），小路穿行於在熱浪中閃亮的玉米地之間。過了不遠以後，開始攀登一條壯觀的石級小路進入山裡”，到達了板栗坳中的史語所。在這裡，他發現了一群“迄今會見的人們中最傑出的”學者。
在當時的戰亂困境中，中國學者們憑借著強大的心靈，透露出了樂觀、寧靜與堅守，令約瑟夫感喟不已。
在傅斯年等的熱情招待下，李約瑟親眼目睹了珍稀的古代文物。與他同行的助手黃興宗回憶：“他簡直不敢相信，周代、漢代青銅器，商代甲骨，刻滿經文的竹簡等等。李約瑟隻在書上讀到過，如今卻親眼目睹了。”
最讓李約瑟興奮的是，他設想中的中國科技史研究，在史語所引起了“普遍的騷動”。李約瑟在給夫人李大斐的信中寫道：“各學科研究人員奔走搜尋，發掘他們所想得起的有趣資料，例如：公元二世紀談到鞭炮的段落；幾次重大的爆破事件的記載；公元1076年禁止向韃靼人出售火藥的通令。也就是說，比人們所揚言的伯爾安•施瓦茨（berthold schwartz）的‘原始發現’還要早二百年。”
李約瑟還曾在傅斯年的小院住過一晚，他對傅斯年印象特彆好：“所長是大學者傅斯年，……是個引人入勝的演說家，有點發福，臉型令人難忘，頭型奇特，灰發直立。那裡的學者是我迄今會見的人們中最傑出的。”
晚上，他和傅斯年談起中國的火藥史，傅斯年當即找來北宋官修的軍事著作《武經總要》，抄錄出有關火藥成分的一些段落，臨彆還送了李約瑟一本善本的《天工開物》。
看到史語所學者發掘的資料，經過同他們的談論，李約瑟更堅定了自己關於中國科學史的研究設想。他堅定地認為；在千百年流傳下來的文獻之中，一定潛伏著無數條有關中國科學技術曆史的資料，需要鑒彆、研討，並且促使西方學者注意。
43年後的1986年，李約瑟在《中國科學技術史》第五卷第七分冊《軍事技術 火藥是史詩》扉頁上寫下了這樣的獻詞：謹以此書獻給傅斯年，接觸的曆史學和哲學學者，戰時中國四川李莊，我們最友好的歡迎者，在那裡他曾引領我們徹夜長談火藥的曆史。
李約瑟當時還不知道，史語所帶給他的幫助遠不止這些，幾年後回到英國他才發現，史語所的一個年輕人竟會成為與他共同進行中國科學史研究的重要合作者，這個年輕人就是史語所的助理研究員王鈴。
王鈴1917年出生在江蘇南通，1936年考入南京中央大學曆史係，畢業後進入史語所工作。
在傅斯年的介紹下，李約瑟與王鈴第一次交談。受到李約瑟的感染，王鈴對中國古代科技史發生了興趣。
李約瑟離開李莊後，王鈴便從史語所圖書館的大量典藏中悉心收集火炮資料，寫成論文《中國黑色火藥的發明及其使用的曆史作用》，並經李約瑟介紹發表在西方刊物。
1946年，王鈴得到英國文化委員會獎學金，赴英國留學，與回到英國的李約瑟開始了長達九年的合作，參與了《中國科學技術史》前5卷內容的研究與編撰。
李約瑟這樣評價王鈴的工作：“他在中國史學研究方麵的專業訓練，在我們日常的討論中，一直起著很大的作用……假如沒有這樣一位合作者的友誼，本書即使能出版，也將推遲很久，而且可能會出現比我們擔心現在實際有的甚至更多的錯誤。”