李殿中长期从事高端装备金属结构材料及加工技术研究，取得了系统性创新成果。他提出了钢中氧致通道偏析和“双低氧”稀土钢的学术思想，建立了可视化铸锻方法，发展了特殊钢大型构件洁净化、均质化和形性调控的基础理论，发明了低氧抑制偏析和金属构筑成形等原创关键技术，成功应用于盾构机用直径8米级主轴承、核电机组用直径15.6米不锈钢支承环、三峡水轮机用直径10米转轮、大型船舶柴油机用长达20米曲轴和船舶用特种宽厚板等国之重器核心部件的极限加工制造，满足了多种高端装备的重大需求，经济效益和社会效益显著。

　　李殿中在Nature Materials、Acta Materialia、JMST、金属学报等期刊上发表主要论文180篇，合作出版论著和译著各1部；授权发明专利100余件（国际专利7件）；以第一完成人获国家科技进步二等奖1项、中国专利金奖1项、中国科学院杰出科技成就奖1项和辽宁省技术发明一等奖3项；获何梁何利科学与技术创新奖和首届全国创新争先奖；获2021年全国优秀共产党员称号和2023年全国五一劳动奖章。