1941年年底，李温平受运输统制局局长俞振飞的派遣来到云南，参与滇缅公路的改善工程。当时，滇缅公路虽已修通3年多了，但因该路是“先求通、后求好”，迅猛抢通，标准较低。1938年10月交通部接管了这条公路后，成立“滇缅公路运输管理局”，负责此路的养护、改善、管理和组织客货运输业务，并进行了一系列的改善工程。李温平来滇伊始，就担任了“滇缅公路运输管理局”的工程师。
1942年，李温平到畹町至龙陵路段上指导铺设柏油路，从畹町至龙陵黄草坝，共铺设了柏油路135.4公里，这是我国公路修建史上第一次规模性的铺筑柏油路，这段路铺成后，大大提高了公路的运力，为加快车速提供了条件，缩短了从畹町到昆明的时间。铺路期间，李温平曾手抬柏油桶喷洒柏油，为民工示范。他因指挥修柏油路不辞辛苦，卓有成绩，获得了局长谭伯英颁发的奖状。
1943年至1945年，年仅30出头的李温平就担任了滇缅公路工务局（其前身是“滇缅公路运输管理局”）的副总工程司（按：“工程司”相当于“工程师”，但除担任技术指导外，还负责技术管理工作）。1942年5月日寇占领怒江以西后，铺设柏油路的工作已无法继续进行，此后，李温平以工务局副总工程司兼工程总队副总队长的身份，代行总队长职权，他与总队顾问、美国工程师陶逊等合作，在下关借助美国提供的各种筑路机械，培训机械筑路人才，在一年多的时间，培训出了一批优秀的技术人才。
抗战后期，为了配合滇西反攻，李温平与交通部派来云南的江务局局长龚继成和工程师黄京群等一起，冒着生命危险参与了反攻复路工作，即修复1942年被我方破坏以防日军渡江东进的滇缅公路701至759公里段公路（近60公里），并修复被我方炸毁阻敌渡江的惠通桥，保证了反攻作战的交通顺畅。
1944年，中国驻印军和中国远征军开始反攻，中印公路开工修筑。中印公路是从印度雷多（也译为利多、列多）经缅甸密支那来接滇缅公路。中国负责从保山修到密支那（美军工程队以机械协作），称为保密公路，起点在保山县附近滇缅公路690公里，止点在缅甸密支那伊洛瓦底江东南岸的宛貌（又译韦麻），长367公里。
保密公路由滇缅公路工务局负责，1944年7月1日，在保山成立“保密公路第一工程处”，沈来义为处长，李温平等为副处长，负责修筑滇缅公路690公里处起经腾冲至国界37号界桩这一段（称国内段）及腾冲至龙陵支线。至于37号界桩至密支那一段（称国外段），由第二工处负责。但最后实际修通的路线是：保山-龙陵-腾冲-37号界桩-密支那，而保山至腾冲那段一直未修通，故实为“龙密公路”。
修筑保密公路期间，无论是国内段或国外段都采用了大规模的机械施工，这在我国公路修筑史上也是第一次。中国两万多筑路民工在美国工兵司令薛德乐上校指挥下，美军工程兵操作400多台各种筑路机械（包括推土机、平地机、铲运机、挖掘机、开山机、钻孔机、装载机等）密切配合，场面确实壮观，中美两国携手在中国公路修建史上写下了光辉的篇章。在此期间，李温平显示杰出的指挥才能，受到薛德乐上校的多次表扬，并称他为“工兵团的总工程师”。另外，在修筑猴桥以西至中缅国界公路段时，李温平建议采取了大规模爆破后用推土机开路基的技术，有时一次开爆200个炮眼，为云南和全国公路修建史上使用大规模爆破技术开了先例。李温平参与指挥保密公路修筑的实践活动，使他后来成为驰名中外的爆破专家，是我国大规模定向爆破技术的开山者。
保密公路于1945年1月初完工，仅用了60天的时间。保密公路的修筑成功不仅体现出中国筑路工人的伟大，也是中美两国相互合作的成就。由于李温平修建保密公路期间立下了卓越功勋，1945年荣获抗日勋章，证书上写着“国民政府为李温平在协修中印公路中著有勋绩特颁发勋章”。当年4月，他还荣获海陆空军一级勋章和美军总部颁发的锦旗，旗上印着中印公路路线及通车日期。1946年，他和工程处处长沈来义一起，分别获得美国国防部颁发的“自由勋章”。
1945年1月28日，中印公路南北两线全线打通，先后在芒友、畹町举行通车典礼。公路通车时，英国首相丘吉尔、中国战区美军司令魏德迈分别发来贺电。首批由雷多出发的全新卡车120辆，由中国驾驶员及美国驾驶兵各120名驾驶，由畹町入境，2月4日驶抵昆明，在西站举行典礼，驶进市区时受到市民夹道欢迎。这条被称为“直捣东京之路”的战略公路，经由滇缅公路，在1945年2月至8月的半年时间，运进中国的物资达5万多吨，驶入新汽车1万多辆，为争取抗战的最后胜利作出了不小的贡献。
