Egy ideig ott volt tanársegéd és az állattani intézet munkatársa. A würzburgi és a müncheni egyetemen képezte tovább magát, ahol állattani kísérleteket végzett. A kolozsvári egyetemen az összehasonlító sejttan magántanára, ugyanakkor az unitárius kollégium tanára. Az Erdélyi Múzeum Egylet őreként távozott Erdélyből, mert 1924-ben kinevezték a szegedi Ferenc József Tudományegyetem általános állattani és összehasonlító bonctani tanszéke professzorának, majd rektorának (1935—1938). A bécsi döntés után hazatért Erdélybe, és a kincses város egyetemének tanszékvezetője. 1947-ben már a Magyar Tudományos Akadémia tagjaként visszatért Szegedre, ahol haláláig az egyetem orvostudományi karának intézetét vezette. 1952-ben megkapta a biológiai tudományok doktora címet. Közéleti személyiségként az Unitárius Irodalmi Társaság tagja, majd az egyház főgondnoka volt (1940—1945). Több mint száz tanulmánya és önálló munkája jelent meg, több újonnan felfedezett élőlényt neveztek el róla. 1952-ben hunyt el 66 éves korában. Síremléke a Budapest Farkasréti temetőben van. Szülőfalujában, ahol ma is él a Gelei család, nevét felvette az általános iskola, s az épületet 2007-ben emléktáblával jelölte meg Mezőtúr testvértelepülés önkormányzata és a Kaán Kálmán Alapítvány. Szegeden utca viseli nevét. A zoológia világszerte elismert tudósa, a szövettani kutatások nagy mestere volt.