1949年，史语所迁台一年後，任教於台湾大学历史系，创办了考古人类学系并兼任主任。後领导进行过圆山遗址、淇里岸、圆山、桃园尖山等地的发掘，期间也延续迁台前对安阳出土遗物的整理与研究。1955年8月出任中研院史语所所长。1959年辞去台湾大学考古人类学系系主任职务，但是对学术工作依然持续进行，陆续出版了多本殷虚器物研究报告，期间也曾多国讲学或是出席重要会议。1968年台湾重要遗址-长滨八仙洞出土了大量史前遗物，李济先生亲自前往视察并将之命名“长滨文化”。1972年辞去了史语所所长职务，於该年年底获准“终生研究员”待遇。1974年开始撰写《Anyang》(《安阳》)，作为青铜器研究的总结。1979年心脏病发作逝世於温州街寓所，享年84岁。