李杰在随机动力学、随机损伤力学、工程结构可靠性分析与工程网络可靠度研究中做出了具有国际声望的学术贡献。主要包括：1、提出了物理随机系统研究的基本思想，创造性地发展了随机结构与随机系统分析理论，包括：提出了随机结构分析的扩阶系统方法与随机建模准则；合作建立了随机系统分析的广义概率密度演化方程；在结构灾害性动力作用的物理随机过程模型研究中做出了开创性的工作；2、建立了混凝土随机损伤力学的基本理论框架，包括：提出了“随机介质”基本概念，为非均匀介质材料的力学研究开创了新的道路；发展了微-细观随机断裂模型，建立了混凝土弹塑性随机损伤本构模型；发展了混凝土结构非线性分析数值算法；3、具有独创性地建立了结构整体可靠度分析的“物理综合法”，形成了统一解决结构整体可靠度分析问题的基本理论体系；4、 建立了大型工程网络抗震可靠性分析理论与设计技术，包括：发展了大型复杂网络抗震连通可靠性分析理论；建立了大型城市供水系统抗震功能可靠性分析理论；在国际上率先推出了生命线工程网络抗灾优化设计技术。