早期在美国主要从事核物理方面的研究工作,回国后,他积极倡仪在中国开展受控核聚变与等离子体物理方面的研究,这一倡仪被列入1956年制定的全国12年科学规划。1969年后,他除组织指导磁镜装置和其它小型装置的实验研究外,积极投入“中国环流器一号”的设计、研制工作,1974年他首先提出实现聚变能应用可分为两步:第一步为裂变K聚变堆,第二步为纯聚变堆。这一设想后来被国家“863”计划采纳。他撰写的《我国受控核聚变的里程碑》、《中国环流器一号初步实验报告》等论文和实验报告,在国内外产生了较大影响。1990年起批准享受政府特殊津贴。 李正武为推动学术交流,创办了《核聚变与等离子体物理》期刊,任主编。他曾任国际原子能机构国际聚变研究理事会首届中国成员,现任该机构《NuclearFusion》期刊编委,并曾多次任国际有关专业会议的顾问委员会成员。李正武先生曾列席第三届全国政治协商会议,是第四、五、六、七届全国政协委员。