1934年10月，李士釗挎著自己用五塊銀元從上海函購來的方盒子“貝貝波浪尼”牌照相機，步行到堂邑，參觀了設在文廟內的“武訓中學”，拍攝了一些照片。同年12月，李士釗特向學校請了三天假，跑到百裏之外的臨清，參加武訓九十七周年誕辰大會，聽取了大會報告，拍攝了大會場景，對武訓產生一種欽慕之情。之後，他還特地到武訓故鄉參觀，拜謁了武訓墓，參觀了武訓故居，采訪了武訓的後人。
1936到1937年，李士釗看到天津《大公報》上連載的段承澤注文，孫之俊作畫的《武訓的畫傳》，就逐日地把它們剪貼在一起。他花了十多年的時間，收集采訪了武訓的大量史料，於1948年12月在上海編輯出版了《武訓的傳記》。這本書為著名導演孫瑜編導電影《武訓傳》提供了寶貴的資料。
追隨陶行知，創辦上海武訓學校
1946年，中國人民長期遭受戰爭艱難困苦煎熬，文化落後愚昧無知的狀況亟待解決。人民教育家陶行知欲租房在上海創辦一所社會大學。可是，由於大家知道他是全國聞名的民主戰士，不敢租給他。
李士釗毛遂自薦，陶行知欣然允諾。李士釗找到抗日名將張自忠的胞弟張自明。講明情況後，大家認為陶行知辦講學堂，並用武訓命名學校的意見，可以考慮。幾經協商，終於達成租賃協議。遺憾的是，就在這時，陶行知因腦溢血而猝然與世長辭。誰當校長，大家推薦郭沫若。但郭沫若認為不妥，就推薦李士釗出任上海武訓學校校長。在陶行知的葬禮上，李士釗請董必武老人為學校題寫了楹聯和校牌。同時，由姚雪垠，孟秋江分別擔任中文係、新聞係的主任。為了辦好學校，李士釗聘請許多知名人士來校任教，如郭沫若、臧克家、孫起孟、方與嚴、田仲濟、趙紀彬、張文鬱等。
發起武訓紀念活動
1946年12月5日，李士釗在上海發起組織了武訓紀念大會。會場懸掛《武訓畫傳》百餘幅。他本人不僅擔任大會主席，而且鄭重邀請孔祥熙做重要演講，這樣就衝破了國民黨反動派對於進步人士的封鎖和迫害。
1949年12月，全國性的紀念武訓活動仍由李士釗主持。這次紀念活動在北京舉行，他以上海武訓學校校長的身份參加了大會。會前，他在北海悅心殿進行了預展，展出了段承澤與孫之俊合作的《武訓畫傳》104幅，還有武訓誕辰107、108、109周年的紀念資料。他深有感觸地說，在人民的首都北京紀念武訓，實在感到愉悅萬分。
與畫家孫之俊合作編繪新《武訓畫傳》
1945年冬天，人民教育家陶行知在重慶的時候囑托李士釗“一定要找到畫家孫之俊，重新編繪一本《武訓畫傳》”。1949年，也是一個冬天，李士釗在北京與孫之俊相遇。他們二人都認為有重新編繪的必要，於是“決定用人民的曆史觀點重新為武訓合作這一篇傳記（即《武訓畫傳》）”。1950年2月，他們二人重新修訂文字，廢棄原來不滿意的畫版，重新創作繪製了一部新的大型《武訓畫傳》。1950年8月11日，郭沫若欣然為這本畫傳作序並題寫了書眉。1951年元旦，《武訓畫傳》在上海由萬葉書店出版了。這部畫傳形象地再現了武訓偉大而奇特的一生，具有極高的史料價值和藝術價值，是武訓研究史上一部扛鼎之作，也是李士釗和孫之俊兩位心血和智慧的結晶。