近年来，李玉星主要从事“油田地面集输系统、注水系统评价与节能降耗技术”“油气水混输工艺技术”“多相流计量技术”“输气管道运行模拟仿真与安全保障技术”“天然气水合物技术”等方面的研究。在油气田地面集输系统节能降耗、输气管道输送理论与安全保障、海上浮式液化天然气技术、CO2输送技术等方面取得了富有创新性的研究成果，多项科技成果在国内外推广应用。
李玉星（中）在调研
同时，李玉星作为负责人主持了国家自然科学基金项目、国家863计划专题课题、国家科技重大专项子课题、国家科技支撑计划子课题、新世纪优秀人才支持计划、教育部高等学校博士学科点专项科研基金(博导类)、中央高校基本科研业务费专项资金资助和中国石油天然气股份有限公司科技风险创新基金等国家及省部级课题36项，大型企业项目76项。担任Journal of Petroleum Technology、Journal of Petroleum Science and Engineering、Petroleum Science、《化工学报》、《石油学报》、《天然气工业》、《中国化学工程学报》等国内外重要学术期刊审稿人，Advances in Mechanical Engineering编委。
从1994年开始，李玉星就一直奋斗在油气水多相流领域的前线，积累了大量的学术学问，并编写出版了《油气水多相管流》等多本学科教材。在国家级专著《石油天然气工程多相流动》一书中，李玉星负责编写其中油气储运学科相关的内容，这得益于他多年的精心研究和自博士开始的日积月累。同时出版专著还出版了学术专著《油田矿场分离技术与设备》《天然气地下储气库技术及数值模拟》和《天然气输送管道的泄漏检测与定位》，主编或参编教材《油气水多相管流》《输气管道设计与管理》《石油地面工程英汉术语词汇》《油气集输与矿场加工》。
李玉星是一个适合专心搞学问的人，但是连他自己也没有想到的是，他居然被选为了油气储运工程系副主任。面对高等教育的激烈竞争，李玉星敏锐地抓住了高等教育快速发展的契机。杰出的学习能力再一次在他身上体现出来，他自学高等教育理论和高等教育管理方法，并更新了一套新的教育观念。对于所负责的专业教学、科研管理、实验室建设、研究生教学和学科建设等工作，李玉星更是投入了极大的精力和热情，身先士卒、科学管理、热情服务，其坚定不移的工作原则、坚持耐久的深入调查、坚决缜密的工作作风、坚韧不跋的工作精神，受到了领导、同事和教师们的一致好评。
李玉星在作报告
2013年，李玉星任储运与建筑工程学院院长，压在他肩上的担子更重了。“在学院层面上，院长是教学质量和学科建设的第一责任人”，从此李玉星对自己的要求更加严格。他一直坚持细化工作分配，落实领导责任的原则，及时出现在任何一个需要他的场合。在学科建设方面，李玉星主张稳定发展学科优势，大力扶持热点学科方向，注重年轻人的培养和成长。在教学质量保障方面，他深入调研、全面分析，在有限的投入下高质量的完成专业实验室的建设，经常走访调查，将学生工作与教学、科研等工作紧密联系，注重学生综合素质的培养和良好学风的形成。2015年，在李玉星的统筹协助下，青岛市环海油气储运重点实验室和山东省油气储运安全省级重点实验室获批建设，油气储运实验室获批国家级虚拟仿真示范教学中心，意味着油气储运学科又迈出历史性的步伐。
李玉星不仅自己潜心于科研工作的开展，还为学科的未来呕心沥血铺路搭桥。在他的新浪微博里，他这样写道：“大学是铸造灵魂的地方。办大学要以学生为本，学者为先，学术为师，学风为要”，体现出他作为领导者先进的办学理念。
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