回國后的李濟在一位名叫凌冰的美國克拉克大學時期結識的學長舉薦下（南按：時凌擔任南開大學部主任，一說教務長），接受天津南開大學校長張伯苓之聘，先是擔任人類學、社會學兼及礦科教授，第二年兼任文科主任。其間，由于礦科專業(yè)的關系，結識了當時中國著名的礦物學家、地質(zhì)學家翁文灝，并通過翁再度結識了在李濟人生旅途上具有重要轉(zhuǎn)折意義的國際級地質(zhì)學大師丁文江（字在君），二人成為終生摯友。

丁氏作為曾在歐洲劍橋、葛拉斯哥等大學求學七載，并于1911年辛亥革命爆發(fā)時歸國的老字號“海龜”，此時已取得了中國地質(zhì)界的領袖地位，擔任中國地質(zhì)學會秘書長，對田野考古發(fā)掘和野外收集資料頗為熱心。正在這個時候，河南新鄭古墓出土一批青銅器的消息傳到北平，引起了學術界注意，丁文江得知，立即鼓勵李濟親自到那里做些發(fā)掘工作，并籌了200塊錢作為發(fā)掘經(jīng)費，另外派了地質(zhì)調(diào)查所譚錫疇作為李的助手協(xié)助工作。

李濟接受了丁文江的好意，于1923年秋赴河南新鄭做了第一次試探性小規(guī)?？脊虐l(fā)掘，由于土匪搗亂與當?shù)赝林鴤儾缓献?，加上墓葬幾乎被盜墓賊盜掘一空，發(fā)掘收獲不盡人意。李濟自覺有“失敗”之感。正是這次“失敗”，使年輕的李濟從具體實踐探索中積累了可貴的田野工作經(jīng)驗，并有簡短的英文報告《新鄭的骨》一文問世。按李濟的說法“由這些無數(shù)的寶貴經(jīng)驗中，我們可以深切地體會到丁文江先生對我們的一番苦心?！弊源?，李濟邁出了由人類學家向考古學家轉(zhuǎn)變的第一步。這一步在中國考古學史上的意義，正如許多年后美國宇航員阿姆斯特朗在走下飛船舷梯，邁向月球加里加特梯死海之時對地球人類說出的那句永垂不朽的名言：“這是我的一小步，卻是人類的一大步?！闭蛄死顫谛锣嵃l(fā)掘的第一步，具有科學性質(zhì)的考古學大幕在中國遼闊的大地上轟然開啟，神秘的東方古代文明之門再度洞開，整個地球人類將隨著中國田野考古發(fā)掘一步步推進和豐碩成果的展示，為遠東大陸如此不可思議的高度發(fā)達的古代文明而驚嘆。

1924年，美國華盛頓史密森學會弗利爾藝術館（The Freer Gallery of Art），派畢士博（C.W.Bishop）率領一個代表團到中國進行考古發(fā)掘和研究，鑒于李濟在學術界日漸興隆的名聲，以及他在中國近現(xiàn)代考古學史上邁出了關鍵性一步的機緣，畢士博代表團駐北京團部寫信至天津南開大學，邀請李濟加入他們的工作隊，共同進行田野考古發(fā)掘工作。李濟接信后，頗為躊躇，最后在丁文江支持下，決定與對方合作，他在給畢士博的回信中首先提出了當時并沒有多少人意識到，但卻關乎國家與民族大義的兩個至關重要的條件：