研制了玉米赤霉醇。1980年，李季伦前往美国威斯康星大学生化系开始进修，主要研究方向为固氮酶催化的生化机制、链霉菌次生代谢调控、的以及各种微生物酶的开发及其应用。1985年至1991年和1983年至1995年曾兼任国务院学位委员会学科评议组成员和中华人民共和国农业部科学技术委员会委员。1991年至1995年，李季伦担任中国微生物学会理事长一职，卸任后成为终身名誉理事。1994年起担任清华大学的兼职教授一职。1995年当选为中国科学院院士。2011年8月15日，李季伦与中国农业大学教授陶益寿、林培、祖