1952年，李家文受农业部委派，到中国大白菜种植中心之一的山东省胶州农村进行调查。而丰富的大白菜品种资源和农民长期种植大白菜的宝贵栽培经验，激发了李家文研究中国这一宝贵蔬菜资源的思想。1952年秋开始，他3次深入山东大白菜产地进行调查研究，帮助农民总结蔬菜栽培经验，与菜农结下了深厚的情谊。

　　30多年来，他对中国白菜类蔬菜的起源、分化、分类、形态、生理、栽培技术及 遗传育种等领域进行了广泛、深入的研究，付出了辛勤的劳动，取得了卓越的成绩。他调查收集了大量种质资源，在对历史资料进行了广泛考证后，提出了大白菜的杂交起源假说，认为起源于中国的白菜类蔬菜的初级变种，大约是在唐代以前由当时南方的小白菜和北方的芜普通过自然杂交产生的。在中国北方秋季气候温和、光照充足的条件下，由于养分的积累，使顶芽逐渐发达，经中国劳动人民的长期栽培和选育，从低级进化到高级形成的结球变种。据此将大白菜亚种按进化过程从低级到高级分为散叶变种、半结球变种、花心变种和结球变种。并提出结球大白菜的起源地是中国的北方。这种高级变种又在中国不同的栽培中心，在相异的生态条件下，经过不同方向的培育和选择，产生了三个形态特性相异的生态类型，即适应海洋性气候的卵圆型；适应大陆性气候的平头型；适应大陆和海洋交叉气候的直筒型。各地区之间的农业技术交流，又使变种与3个基本生态型之间产生了栽培的花心直筒型、花心卵圆型、平头卵圆型、平头直筒型和圆筒型5个杂交演化类型。这种综合了历史进化、生态环境和植物形态特性的分类观点和结论，为大白菜的栽培和遗传育种提供了科学依据。1980年，在日本筑波城召开的第一届国际大白菜学术讨论会上，他宣读了《中国大白菜的起源、演化和分类、杂交》论文。受到了与会者的高度评价。这一研究成果使中国的白菜研究工作处于国际领先水平。 　　在大白菜的生长发育和生理研究方面，他十分注重理论指导生产。早在50年代，他和山东农学院蔬菜教研室的同事们就致力于蔬菜生长发育周期规律性的研究工作。他将蔬菜一个世代的生长过程划分为具有连续性的一定周期性阶段，并在不同阶段采用不同的栽培技术措施，使之有相应环境条件的方法，已在1959年山东农学院主编的全国蔬菜专业统用教材《蔬菜栽培学》中作了充分的阐述，至今对中国的蔬菜栽培技术理论仍有很大的影响。 　　李家文在大白菜的理论研究和栽培技术方面，提出了许多独到的见 解，如大白菜生长发育周期的分期临界特征、花芽分化与结球的关系和起源进化等，曾在中国园艺界引起了热烈的讨论，从而促进了大白菜栽培理论研究的发展。山东大学生物系陈机等编著的《大白菜形态学》就是在此基础上以植物形态解剖学来研究大白菜基础理论的专著。李家文病逝后，他生前对大白菜的研究成果，已被整理成《中国的白菜》一书，这是一部研究白菜的重要专著，该书于1986年被国家教委评为科技二等奖。1990年又由日本学者篠原括喜先生翻译成日文，在日本《农业およひ园芸》（64（5）：580）杂志上发表。李家文在对中国白菜类蔬菜的研究方面，取得了丰硕的成果，他本人亦被称誉为研究中国白菜的权威。此外，他还积极研究保存优良地方品种的工作。他曾对胶州大白菜、益都银瓜、章丘大葱等地方名特品种进行调查研究，做了笔记，积累了大量的第一手资料，并把它们编入教材中，从而丰富了教学内容。