1952年，四川省人民政府正式成立，李井泉担任了第一任四川省委书记以及四川省人民政府主席，成为四川的“一把手”。建国初期，在李井泉的带领下，四川的粮食连年丰收，为了储存粮食，李井泉还下令建设了很多粮仓，不过，三年自然灾害时期，这些粮仓的存粮都被紧急调往全国的其他地方，四川也为全国稳定做出了巨大的牺牲。
李井泉一共担任了十三年时间的四川省委书记，从1952年到1965年，可以说经历了建国初期四川的所有运动，尤其是1958年开始的“大跃进”运动以及1959年开始的三年自然灾害时期，李井泉全程经历了这些重要的历史事件。
三年自然灾害时期，李井泉建设的粮仓发挥了重要的作用，从1958年到1961年，这四年时间里，四川不断向外省调粮。事后统计，1958年，四川调出粮食39.6亿斤，后续的三年自然灾害时期一共调出了147亿斤粮食，大力支援了外省的粮食紧张情况，稳定了社会形势。
然而，随着持续调粮，四川的情况不容乐观，尤其是1960年至1961年。全国一盘棋，局部要服从整体，当时主持北京工作的彭真也曾多次给李井泉打电话，用祈求的语气让李井泉调粮。李井泉知道四川的情况不容乐观，忍不住对彭真发牢骚，说：“你那里是国务院，我这里还是小国务院呢”。
也是因为李井泉这句话，使得他在后续的十年特殊时期受到了无情的批斗与摧残。1966年，十年特殊时期开始，当时李井泉正在指挥三线建设，四川造反派刘结挺与张西挺等人发动造反人员，批斗李井泉，说李井泉有野心，成立“小国务院”，是想当“土皇帝”，想搞“独立王国”。
因为李井泉的原因，他的妻子也受到批斗。李井泉的妻子名叫肖里，出生于大户人家，建国后曾担任四川省轻工业厅副厅长等职务，十年特殊时期开始后，肖里受到了冲击，不过，当时造反派还是主要批斗李井泉，肖里虽然被批斗，但情况并不严重。后来是江青称呼肖里为“地主婆”，并指示造反派把她关押起来，导致肖里被迫害致死。
当时李井泉还担任了三线建设委员会主任，在他被批斗期间，铁道兵副司令员郭维城看不下去，偷偷把李井泉藏了起来，后来在周总理的指示下，李井泉被送到上海，休养了一段时间，此后前往北京赋闲。
十年特殊时期不仅使得李井泉本人受到冲击，而且也对他的家人造成了巨大的伤害，那段时期，李井泉失去了两位家人，除了他的妻子被迫害致死外，他的一个儿子也被人打死。李井泉被打死的儿子是他的二儿子，名叫李明清，十年特殊时期，李明清在北京被北京航空学院的造反派毒打致死。
作为父亲，失去儿子自然是痛苦的，1973年，“十大”召开之前，一大批老革命干部得到解放，重新复出工作，这其中也包括李井泉。复出之后，周总理对李井泉的儿子被打死十分内疚，曾专门找到李井泉，表示可以彻查这起案件。
