在研究周原出土青铜器的同时，李学勤还特别重视中原以外地区的青铜器研究，他在发表的《论西周诸侯国青铜器》《非中原地区青铜器研究的几个问题》等一系列论文中，对中原与边远地区青铜器间的关系问题，也提出了独到的见解。
1976年，中国社会科学院考古研究所在安阳殷墟发掘的妇好墓引起了考古学界的瞩目和重视。李学勤以此为契机，在对相关问题做了深入研究后，对殷墟卜辞分期提出了新的看法，认为传统的五期分法在“历组卜辞”的时代断代上出现了失误，其时代应从第四期提早到第一期的武丁时代。历组断代的新说不仅涉及甲骨分期的全体，也与殷墟文化的分期有着密切的联系，因此在学术界展开了热烈的讨论。李学勤的这一新观点得到了越来越多的学者支持，并在他的论点基础上又有新的发展。此后，随着殷墟小屯南地出土甲骨的刊布，商代的史料进一步丰富了，李学勤认为这些材料是“历组卜辞”分期的新证据，遂在研究后发表了《小屯南地甲骨与甲骨分期》的学术论文，提出了甲骨分期“九组二系”的新说，这个观点的提出，在国内外学术界引起了很大反响。
20世纪70年代初，轰动世界的湖南长沙马王堆汉墓出土了大量的简牍帛书。李学勤从1975年1月起，参加了马王堆帛书的整理注释工作，经他拼复的有《五十二病方》《养生方》《杂疗方》等医书。帛书中破碎严重的几种“刑德”和“阴阳五行”，也经过他与其他学者合作，整理完成。此外，他还先后对云梦睡虎地秦简、江陵张家山汉简，定县八角廊、大通上孙家寨等竹简、木简的整理工作付出了辛勤的汗水，为抢救祖国宝贵的文化遗产做出了贡献。