Исследователи считают К.С. Кекелидзе продолжателем школы историка Николая Фомича Красносельцева и А.А. Дмитриевского. Известность в научных кругах ему принесла магистерская диссертация «Литургические грузинские памятники в отечественных книгохранилищах и их научное значение» (1908 г.). Работа состоит из двух частей (Евхологии и богослужебные уставы) и содержит множество выписок из грузинских литургических рукописей, включая древнейшие. Тексты приводятся в русском переводе, оригинальные цитаты на грузинском языке минимальны. К.С. Кекелидзе впервые были введены в оборот ранее неизвестные источники. К тому же лишь немногие из изученных им рукописей впоследствии были изданы научно. По этой причине его труд сохраняет актуальность и в настоящее время. Большое значение имеют также сделанные К.С. Кекелидзе обобщения. По сути, его работа – один из немногих полных обзоров истории богослужения ГПЦ. Одна из обнаруженных К.С. Кекелидзе рукописей привлекла наибольшее внимание учёных. Это – грузинский Евхологий (Грузинский национальный центр рукописей), относящийся к древнейшему периоду истории грузинского богослужения, когда ГПЦ следовала не константинопольской, а иерусалимской литургической традиции (см. ст. Грузинская православная церковь, Иерусалимское богослужение). Рукопись содержит литургию апостола Иакова и чины хиротоний (в 1908 г. К.С. Кекелидзе издал её в русском переводе, позднее – грузинский текст). В 1912 г. он опубликовал сочинение «Иерусалимский канонарь VII в.», которое содержит выписки (как на грузинском языке, так и в русском пер.) из двух рукописей древнегрузинского перевода Иерусалимского Лекционария VI–VIII вв., представляющий собой указатель чтений из Священного Писания и уставных предписаний на каждый день года согласно иерусалимской традиции доиконоборческой эпохи. Таким образом, К.С. Кекелидзе первым ввёл в научный оборот один из ключевых памятников по истории богослужения не только ГПЦ, но и Византийской церкви (позже критическое издание древнегрузинского перевода с учётом большинства рукописей было подготовлено Михаилом Степановичем Тархнишвили). В 1917 г. К.С. Кекелидзе опубликовал «Акафист Животворящему Кресту и хитону Господню» и «Чин древнегрузинской епископской хиротонии». Отдельные исследования учёного были посвящены празднованию в Грузии Рождества Христова (1954 г.), литургическим доказательствам правомочности автокефалии ГПЦ (1906 г.), литургической деятельности католикоса-патриарха Восточной Грузии Антония I (Багратиони; 1914 г.). К.С. Кекелидзе принадлежит два исследования по истории грузинского церковного календаря. В сочинении «Грузинская эра и эортологический год» (1940 г.) он рассмотрел так называемый древний (до Х в.) грузинский календарь, основанный на делении года на девять семинедельных циклов, что, по мнению учёного, доказывает связи ГПЦ и в целом книжно-культурной жизни Грузии с Сирией, Палестиной, Арменией и Ираном. К.С. Кекелидзе подробно исследовал источники и принципы деления года. Так, он выявил, что шестой период (от Пятидесятницы до дня памяти священномученика Афиногена) содержит следы почитания Афиногена не только в Древней Грузии, но и в Армении, где память этого святого трансформировалась в праздник роз (Вардавар; подробнее см. в ст. Атенагоба).