在清华的日子，李济与各位教授们关系融洽，但走得最近的当是比自己大23岁的梁启超，不仅因为梁对李有推荐保举之恩，更重要的是二人在对待近现代田野考古这门新兴学科的看法上具有相同的眼光和热情。梁启超是最早介绍西方考古学理论、方法，并系统总结中国传统金石学成果极富远见卓识的史学大师，也是一位非常重视遗址搜寻和田野发掘的热心倡导者。在清华任教时的梁启超正担任着中国考古学会会长，而这个时候的李济正是一位血气方刚，朝气蓬勃，满身透着西方文明浸染的富有科学知识与理念的青年才俊，用他自己的话说，像“刚出笼的包子”，热气腾腾，许多想法与梁启超一拍即合，二人遂成亦师亦友的莫逆之交。由于梁、李都极为重视田野考古发掘所取得的第一手材料，李济进入清华国学研究院后，在梁启超的鼓动和费利尔艺术馆毕士博的支持下，即开始着手让考古人类学这门新兴学科突破厚重的清华园围墙，把教研课堂搬到田野之间，使其有一个更大的舞台和更广阔的前景，于是便有了在中国考古史上具有里程碑性质和深远意义的山西考古之行。

1926年6月，在梅贻琦主持下，清华国学研究院与大学部历史学系教授举行联席会议，讨论组建考古陈列室问题。讨论中大家认为：“欲研究吾国古代之文明，人类进化之程序，典籍以外，尤必资藉于实物及遗迹之考察也。”[21]乃议决由研究院与历史系合办考古学陈列室，由两部教授合组一考古学室委员会，公推李济为主席，主持其事，每年经费预算六七千元。借此契机，这年9月，李济与北京地质调查所地质学家、清华大学部地质系讲师袁复礼同赴山西，开始了调查发掘古物的田野考古之旅，并很快在夏县发现了著名的西阴村遗址。二人组织当地民工在此发掘了两个多月，直到12月30日方结束。

此次发掘收获颇丰，共采集了七十六箱出土器物，分装九大车，于次年元月初，历尽数次艰险磨难和几个昼夜的风餐露宿，总算安全无损地押运到清华研究院。梁启超看罢又惊又喜，连夜给就读于美国哈佛大学考古专业的儿子梁思永写信，信中颇为激动地谈到了这批出土器物，并详细叙述了铜器、石器、骨器以及复杂的陶器花纹等问题，并说道：“此外，他们最得意的是得着半个蚕茧，证明在石器时代已经会制丝。”对此次考古发掘的重大意义，极富科学眼光的梁启超说：“这几年来（民国九年以后）瑞典人安特生在甘肃、奉天发掘的这类花纹的陶器，力倡中国文化西来之说，自经这回的发掘，他们想翻这个案。”“（李济）所说‘以考古家眼光看中国，遍地皆黄金，可惜没有人会拣’真是不错。” [22]梁启超殷切期望在美读书的梁思永好好研习学问，回国后跟着李济从事考古发掘与研究事业。