在55年的科学生涯中，李振声主要从事小麦遗传与远缘杂交育种研究，取得了令人瞩目的科学成就，同时开展农业发展战略研究。其主要成就与贡献包括：

　　（一）开创了小麦与偃麦草远缘杂交育种新领域并育成了“小偃”系列品种

　　五十年代初，我国主要麦区条锈病大流行，造成严重减产。为了寻找新抗源，李振声系统搜集鉴定了800余种牧草，发现长穗偃麦草等有很好的抗锈性，开始以长穗偃麦草为主系统开展远缘杂交研究。他克服了远缘杂交不亲和、杂种不育和后代疯狂分离的三大困难，探索出一整套科学的远缘杂交育种程序。经过二十多年的努力，成功地将偃麦草的染色体组、染色体、染色体片段导入小麦，育成了小偃麦八倍体、异附加系、异代换系、易位系以及小偃4号、5号、6号、小偃54和小偃81等高产、抗病、优质小麦品种。小偃6号表现最为突出，在陕西、山西、河南等十余个省市累计推广达1.5亿亩，增产80亿斤，创造了巨大的社会和经济效益，开创了小麦远缘杂交品种在生产上大面积推广的先例。小偃6号已成为我国小麦育种的重要骨干亲本，是我国北方麦区的两个主要优质源之一，其衍生品种有40余个，累计推广3亿多亩。

　　（二）创建了蓝粒单体小麦和染色体工程育种新系统

　　为了有目的、快速地将外源基因导入小麦，他用远缘杂交获得的“小偃蓝粒”育成了以种子蓝色为标记的蓝粒单体小麦和自花结实的缺体小麦系统。蓝粒单体解决了小麦染色体工程育种中获得和保存单缺体两大难题，并建立了快速选育小麦异代换系的新方法—缺体回交法，为小麦染色体工程育种的实用化开辟了一条新途径。这是一项原创性成果，在首届国际植物染色体工程会议上，受到15个国家100多位中外专家的充分肯定。

　　（三）开创了小麦磷、氮营养高效利用的育种新方向

　　九十年代初，他从我国人多地少、资源不足的国情出发，提出了提高氮、磷吸收和利用效率的小麦育种新方向和资源节约农业发展观。通过对数千份资源的鉴定筛选，发现了一批“磷高效”和“氮高效”小麦种质资源，研究和揭示了其生理机制与遗传基础。培育出高效利用土壤氮磷营养的优质小麦新品种小偃54，被列入农业部跨越计划，在河南、陕西等省累计推广700余万亩。最近育成的小偃81，2005年通过河北省品种审定，面积正在迅速扩大。提出的以“少投入、多产出、保护环境、持续发展”为目标的育种新方向已成为育种同仁的共识和农业973项目研究的重要指导原则之一。