В 1857–1861 гг. К.Д. Кавелин был профессором гражданского права Санкт-Петербургского университета (некоторое время читал здесь также курс философии права). Был вынужден оставить университет в связи с университетскими волнениями и несогласием с проводившимися университетскими реформами. В январе 1862 г. был командирован министром народного просвещения Александром Васильевичем Головниным за границу для изучения организации преподавания в высших учебных заведениях Франции, Германии, Бельгии, Голландии и Швейцарии. Результаты изучения предполагалось применить в выработке нового университетского устава, однако устав был принят в 1863 г. до возвращения К.Д. Кавелин из-за границы (конец 1864 г.). Ряд собранных материалов о положении заграничных университетов К.Д. Кавелин использовал в статьях, опубликованных в «Журнале Министерства народного просвещения» (1862–1864 гг.) и в «Русском вестнике» (1865 г.). С 1864 г. К.Д. Кавелин активно печатал статьи по крестьянскому вопросу, а затем по вопросам этики и психологии в таких периодических изданиях, как «Санкт-Петербургский вестник», «Вестник Европы», «Неделя» (издание П.В. Гайдебурова), «Северный вестник» (издание Валентина Фёдоровича Корша), «Новости» (издание Осипа Константиновича Нотовича), «Порядок» (издание Михаила Матвеевича Стасюлевича), «Русская мысль» (московский журнал). По некоторым общественным вопросам напечатал анонимно ряд брошюр за границей. Монография «Задачи психологии» (1872 г.) вызвала полемику с двумя представителями противоположных воззрений: славянофилом Юрием Фёдоровичем Самариным, который критиковал К.Д. Кавелина с философско-богословской точки зрения, и физиологом Иваном Михайловичем Сеченовым, который оспаривал труд К.Д. Кавелина с научно-биологической стороны. В 1865–1877 гг. исполнял юридические работы в департаменте неокладных сборов Министерства финансов. В 1878–1885 гг. был профессором Военно-юридической академии. Курс гражданского права, который он читал, был им издан в книге «Права и обязанности по имуществам и обязательствам в применении к русскому законодательству» (1879 г.). В последние годы жизни был избран почётным членом Киевского и Казанского университетов, Московского и Одесского юридических обществ. В 1882–1884 гг. был президентом Императорского Вольного экономического общества. В последней большой работе «Задачи этики» (1884 г.) К.Д. Кавелин обобщил свои философские воззрения, проанализировал нравственную личность человека как «живой двигатель» индивидуальной и общественной жизни, высказывался за объективные моральные основы её деятельности. К.Д. Кавелину принадлежит видное место в русской исторической мысли. В ранней статье «Взгляд на юридический быт древней России» (1847 г.) он одним из первых писал о необходимости общей, руководящей идеи в разработке русской истории и предложил теорию развития внутренней, бытовой истории России путём постепенной эволюции личности из первоначального, родственно-семейного быта славяно-русских племён. Статья К.Д. Кавелина была программой новой, сложившейся в 1840 гг. в рус. историографии школы «родового быта».