1970 yılında aynı kürsüde profesör oldu. Aynı üniversitede çeşitli bölümlerin başkanlığını da yapan Bilgegil, bir süre İslami İlimler Fakültesi ve Edebiyat Fakültesi dekanlıklarında bulundu. Edebiyat, ilim ve kültür tarihi sahasındaki çalışmalarıyla tanındı. Kaya Bilgegil 1987 yılında vefat etti. Küçük yaşta şiire merak saran Bilgegil'in şiirleri, 1934'ten itibaren çeşitli mahalli gazete ve dergilerde yayımlandı. Saf Türkçe'nin fikir yazılarını ifade etmeye yetmediğini savunan Bilgegil Osmanlı Türkçesi'ne yönelerek çalışmalarını şu dergilerde yayımlardı: Yedigün, Düden, Değirmen, Türk Yurdu, Türkiyat Mecmuası, Son Havadis, Zafer, Orta Doğu, Atatürk Üniversitesi Araştırma Dergisi, Kubbealtı Akademi Mecmuası, İstanbul enstitüsü Mecmuası, Gazi Eğitim Enstitüsü İnceleme ve Araştırma Dergisi. 1987 yılında vefat etmiştir.
M.Kaya Bilgegil'in müstakil eserlerin belli başlıları şunlardır:
- Kusuri
- Cehennem Meyvası (Mensur Şiirler)
- Türkçe Dil Bilgisi
- Ziya Paşa
- Tevfik Fikret'in İlk Şiirleri
- Mehmet Akif
- Harabat Karşısında Namık Kemal
- Şair Şinasi
- Rönesans Çağı Cihan Edebiyatında Türk Takdirkarlığı
- Yakın Çağ Türk Kültür ve Edebiyatı üzerine araştırmalar
