Karol Estreicher jr, zwolennik pracy organicznej, powrócił po wojnie do Polski, choć jak zapisał w Dzienniku wypadków: „ani chwili nie czułem dla rządu utworzonego w Warszawie sympatii... Wiedziałem, z kim mam do czynienia”. Choć początkowo sądził, że będzie „żyć życiem cofniętym”, postanowił działać na rzecz tradycji Uniwersytetu Jagiellońskiego, która była także tradycją Estreicherów. Nie wierzył w ideologię, w apogeum stalinizmu zapisał (20 I 1951): „jak w erze Mikołaja I trwać będzie system, aż się przesili w coś innego, kiedyś w przyszłości, w wieku XXI. Zadanie na przyszłość: popierać wszystko to, co w komunizmie jest pozytywne, pracować, nic nie burzyć i przekazać następnemu pokoleniu”. Z tą myślą notuje (12 II 1952): „Wszystkie drogi prowadzą do Collegium Maius. To jest w tej chwili moje główne zadanie. Gdy ginie tradycja, gdy komuniści nie chcą się nawet zgodzić na togi profesorskie i różne dawne tradycje uniwersyteckie, moim zadaniem jest tych tradycji, o ile to możliwe, strzec. Za lat 12 Jubileusz 600−lecia”. Do tradycji podchodził funkcjonalnie (22 III 1964): „Wszystko, co jest w Collegium Maius, jest rekonstrukcją... i to rekonstrukcją moją, jeżeli o pomysły idzie. Sale, malowanie, sprzęty, zabytki, obyczaje. Także fasady, arkady, dachy i kominy na zewnątrz. Pisać to za wcześnie, przemilczać także niedobrze”. Opisał planowane dzieło, bez wskazania autora, w broszurze Kolegium Większe (Collegium Maius) Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie (Kraków 1946, nakładem WRN), a po ukończeniu rekonstrukcji – w księdze Collegium Maius Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie. Dzieje. Obyczaje. Zbiory (Warszawa 1971, Wydawnictwo Interpress).

Rekonstruował Estreicher także ideę uniwersytecką. W czasach stalinizmu zanotował (22 VI 1952): „Trafiłem (nareszcie) na dewizę godną Uniwersytetu Jagiellońskiego. PLUS RATIO QUAM VIS. Jest to pierwsza część przysłowia łacińskiego „Plus ratio quam vis caeca valere solet”. Na zlecenia Estreichera dewizę wypisał Zdzisław Pabisiak renesansową antykwą na portalu Sali Jagiellońskiej. Estreicher powołał do życia kolejną dewizę (1 IX 1963): „Skończyłem w Collegium Maius portal w Zielonej Sali <NE CEDAT ACADEMIA 1655, 1794, 1939> (...) portal jest pomnikiem wystawionym ku czci tych profesorów, co nie ustępowali przed siłą. Oba napisy (...) są mego pomysłu i służą jednemu celowi – niepodległości Uniwersytetu Jagiellońskiego”.

Estreicher wypełnił Collegium Maius nie tylko ideą i tradycją, ale i ich nośnikami – zabytkami, które gromadził w ramach akcji rewindykacji dzieł sztuki i poprzez zakupy. Senat reaktywował 20 czerwca 1947 roku Muzeum UJ, którego dyrektorem został Adam Bochnak, a zastępcą dyrektora – Karol Estreicher. To on zamierzał rozbudować je w „Muzeum Nauki Polskiej”. Estreicher miał wtedy za sobą kolokwium habilitacyjne, przeprowadzone na podstawie pracy z 1936 roku Tryptyk św. Trójcy na Wawelu. Wykładał w ASP w Krakowie jako kontraktowy zastępca profesora do 1950 roku, a następnie – dojeżdżając – w Państwowej Wyższej Szkole Sztuk Plastycznych we Wrocławiu. Od 1951 roku został docentem etatowym i przejął kierownictwo Muzeum UJ. Po roku mianowano go profesorem nadzwyczajnym. Muzeum kierował do czasu przejścia na emeryturę w 1976 roku. Ukazując zasoby muzealne, Estreicher oprowadzał zagranicznych gości, kierowanych przez MSZ. Organizował wystawy, także w innych ośrodkach, a nawet poza granicami – największa wiązała się z obchodami kopernikańskimi w 1973 roku. W salach muzealnych prowadził seminarium i wykłady z historii sztuki.

Drugim obok Muzeum UJ dziełem życia Karola Estreichera była finalizacja Bibliografii Polskiej – dorobku trzech pokoleń Estreicherów. Latem 1945 roku Karol jr zapisał w Dzienniku wypadków: „Po śmierci ojca stałem się właścicielem rękopisu, a tradycja i wychowanie, i wykształcenie, i zamiłowanie pchały mnie nieodparcie do tego, aby to monumentalne dzieło, chluba Estreicherów i nauki polskiej, nie przeszło w obce ręce. W roku 1940, gdy ojciec umarł, Akademia próbowała dzieło składać bez autora”. Mimo okupacji, władze PAU zleciły korekty i uzupełnienia tomu na literę „Z” Aleksandrowi Birkenmajerowi. Karol Estreicher po powrocie z emigracji udokumentował, że umowa jego ojca z PAU dotyczyła tylko tomu na literę „W”. Uzyskał prawa wyłącznego właściciela od rodzeństwa i podjął prace redakcyjne. Jak zapisał (30 VIII 1949): „Bibliografii posunąłem dużo, nauczyłem się jej metody, przerąbując się przez rękopis i przez jej 33 tomy. Zgromadziłem własne, duże materiały. Oczyściłem odsyłacze i uporządkowałem je”. Środki (do 15 X 1949 – łącznie 225 tys. zł) otrzymywał od PAU, połowę z nich przeznaczał na zlecane maszynopisanie. Prawa PAU przeszły na PAN na mocy uchwały Sekretariatu Naukowego Prezydium PAN z 30 grudnia 1952 roku. Estreicher realizował nową umowę w pomocniczej placówce Wydziału Nauk Społecznych – Pracowni Reedycji Bibliografii Karola Estreichera st., powołanej 7 listopada 1953 roku. Działała w magazynach gmachu PAU. W roku 1961 przeniesiono tę pracownię do Collegium Maius UJ. Estreicher z kilkoma współpracownikami przygotował nowe wydanie Bibliografii polskiej XIX stulecia. W latach 1960−1987 ukazało się 14 tomów dzieła.

Zmarł 29 kwietnia 1984 roku. Majątek zapisał Towarzystwu Przyjaciół Sztuk Pięknych. Pozostawił wielotomowy Dziennik wypadków, który dokumentuje nie tylko osobowość autora, ale i naturę systemu komunistycznego.