李泽椿院士一直在预报业务第一线工作。曾在秦岭大巴山中基层气象站任观测员三年，在中央气象台任预报员十年，1970年参与开发将卫星云图首先引入中央气象台业务应用。之后转入建立国家气象中心数值天气预报（NWP）业务系统建设。

    1978年开始参加和技术领导短期NWP预报业务系统建设，带领北京大学、中国科学院大气物理所、上海市气象局和国家气象中心的十名同志去日本气象厅研修和试验我国自行构造的北半球及区域NWP业务方案；回国后建成我国第一个自动化北半球与区域NWP业务系统，该项工作获1985年国家科技进步一等奖。
李泽椿院士从1983年起担任中国气象局国家气象中心主任，始终未离开业务第一线的建设工作。继短期NWP业务后，开始设计中期NWP业务方案，相继成功申报国家计委（现发改委）重大工程项目“北京区域气象中心扩建工程（增建中期NWP系统）”和国家科委（现科技部）国家重点攻关项目“中期NWP研究”项目。以科技攻关项目为国家气象中心的扩建工程做前期准备，工程项目又为科研技术提供了转化生产力（业务能力）的归宿，互为依托，满足国家、社会及气象学科本身对气象预报的需求。规划了国家气象中心基本业务四大部分：通信系统、计算机系统、天气预报系统和非实时资料加工存贮系统的基本内容。协助中国气象局前局长邹竞蒙打破技术封锁，进口了当时最先进的巨型计算机，联合国产银河-II巨型机构成国内最大的实时计算机业务体系。担任了中国气象局任命的扩建工程指挥部总指挥，建成了由国家气象中心业务人员自行设计工艺流程的气象信息中心大楼及相应的配套工程（道路、宿舍、锅炉房等）。李泽椿院士领导了国内大学、科学院等部门近三百人的科技攻关队伍，成功地完成了中期NWP业务系统方案研究并付诸于实际业务。该项目获1995年国家科技进步二等奖。

    九十年代中期，李泽椿院士又组织领导了国家科委重点攻关，“我国灾害性天气系统台风暴雨监测预警研究项目”，带领北京大学、中国科学院及若干省气象局的数百研究人员联合攻关，内容涵盖了除台风暴雨气象内容外的雷达、卫星气象、通信工程、灾情评估等方面，经过五年攻关完成了任务，并在中国气象局国家气象中心相应业务化，该项目荣获1997年国家科技进步二等奖。

    李泽椿院士从九十年代开始组织国家气象中心科研小组，研究并行计算在气象中的应用，九十年代下半期组织领导了中国气象局重点课题并行计算在NWP中的应用，使并行计算在气象部门广泛应用，项目获2001年国家科技进步二等奖。

    李泽椿院士在国家气象中心组织了虚拟的五个开放实验室（不占编制），进行科学技术开发，成功地研发图形图像系统，此后形成推广全国应用的MICAPS以及T106系统，集合预报系统和一些相应的长中短期预报方法，并与陈联寿、秦祥士等同志组建发展了电视天气系统、参与组织9210工程发展了国家气象中心的通信业务系统。
    李泽椿院士一贯注重人才培养，在担任国家气象中心领导期间，积极创造各种条件，特别是通过日常业务实践和科研技术开发，使国家气象中心业务科研人员得到锻炼和提高。在几年时间内，国家气象中心从原来只有少数工程师和一、二位高工，转变为拥有一大批工程师、高工和数以十计的正研级高工，并且许多人成为双肩挑的领导，为中国气象局国家气象中心发展奠定了坚实的人才基础。

    2001年，李泽椿院士荣获何梁何利科学技术奖、2004年获中国气象局科技贡献奖。

    近年来，李泽椿院士积极参加了中国工程院的咨询性研究，《西北地区水资源配置、生态环境建设和可持续发展战略研究》项目中《西北地区自然环境演变及其发展趋势》专题；《十一.五期间我国农业发展重大问题的研究》课题中《农业资源保证与环境安全》专题；《东北地区水土资源配置、生态环境建设和可持续发展战略研究》项目中《东北自然环境历史演化与人类活动的影响》专题，以及《中国可再生能源发展战略研究》等项目的咨询工作。承担科技部基础司973咨询专家组成员任务，受聘为总参、空军、海军的科技顾问，是中国气象局一些省局、一院八所中若干所的科技委成员。