归国后，李吟秋先赴东北交通委员会工作，任京奉铁路和葫芦岛海港工程工程师。后因他的上司常荫槐（时任交通部次长、黑龙江省主席）、杨宇廷被张学良杀害，即返回天津。1929年至1938年春，在天津工作期间，从事市政建设，历任总工程师（技正）、天津工务局局长，华北水利委员会委员等职，完成该市特一区自来水厂工程；又负责设计、施工至今仍然屹立服役的天津大红桥；参与治理海河等水利工程。此期间著有《凿井工程》《市政工程》，并先后出版。
1937年抗战全面爆发。在民族危亡时刻，他拒绝日本领事高官厚禄的拉拢，在夫人胡经文的支持下，于1938年春，化名假扮商人，毅然弃家只身乘英轮逃离天津至大后方云南，并迅即以己之专长，积极参加抗战，为抗战时期的云南交通事业作出了贡献。为适应战局需要，他受命对地方的窄轨个碧石铁路进行考察研究，并提出了《云南省个碧石铁路调查报告及改善计划草案》。文中，除了提出各项改善措施，还着意指出：“法人自修建滇越铁路后，复垂涎个旧产锡矿区运输之统治，以遂其经济侵略之野心。”足见他的爱国之心及对帝国主义侵略之警醒。此外，他还参与筹建川滇铁路和滇缅铁路工作，任滇缅公路第六工程处副处长之职。
因日寇入侵，天津大红桥落成之日匆匆留影，未举行庆祝活动（右五为李吟秋）(www.xing528.com)
为改善云南粮食及物资紧缺问题，云南省政府决定延长个碧石铁路，使其延伸至普洱以及西双版纳地区。该区域土地肥沃，有的地区粮食可一年三熟。再者，该地区与越南、老挝、缅甸毗邻，离泰国、柬埔寨等粮食出口国很近。修这条约600公里长的铁路，对解决大后方粮荒、经济开发、边防建设都有着重要意义。时任云南省主席龙云委任他担此重责，任石佛铁路筹备处处长，主持该线勘测与实施。不料，在勘测任务完成之时，战局突变，日寇占领了缅甸等东南亚国家，侵入我滇西，石佛铁路不得不就此搁置。此后他到滇越铁路昆明铁路局任正工程师。
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