1921–1940 m. gyveno Kaune.Nuo 1922 m.  buvo Lietuvos universiteto Botanikos katedros vedėjas, ordinarinis profesorius. 1923 m. inicijavo Lietuvos universiteto botanikos sodo įkūrimą ir jam vadovavo. Su mokiniais tyrinėjo Lietuvos pievas, Kuršių Nerijos kopų bei Kauno apylinkių smėlynų, pelkių ir paežerių augaliją, vykdavo į užsienį. Išugdė naują botanikų kartą, vėliau profesoriavusią Vilniuje ir Dotnuvoje. Jam vadovaujant buvo apginti 44 diplominiai darbai. K. Regelis buvo Botanikos žodyno komisijos, Lietuvos-Šveicarijos draugijos narys, vienas iš Tabako augintojų draugijos steigėjų.
Profesorius redagavo „Vytauto Didžiojo universiteto Botanikos sodo raštus“, sudarė Lietuvos augalų geografijos metmenis, rinko floros aprašymų bibliografiją. Jo surinkta medžiaga buvo spausdinama Vytauto Didžiojo universiteto matematikos-gamtos fakulteto „Darbuose“. Jis parašė apie 150 mokslo darbų. Leido knygas augalų geografijos, geobotanikos ir augalų sisteminimo klausimais. Publikavo straipsnius iš Lietuvos botanikos istorijos ir apie Lietuvos miškus žurnaluose „Kosmos“, „Gamta“, „Farmacijos žinios“, „Naujoji romuva“ ir kituose periodiniuose leidiniuose, Lietuvos enciklopedijoje bei Šveicarijos žurnaluose. Gyvendamas Kaune parengė augalų sistematikos vadovėlį mokyklai (1934 m. ir 1936 m.) bei studentams „Augalų sistematika“ (1935). Vokiečių kalba parašė išsamią monografiją „Lietuvos augalų geografija“.
1940 m. su Kauno universiteto gamtos-matematikos fakultetu K. Regelis perkeltas į Vilnių. Nuo 1941 m. dirbdamas Europos universitetuose, publikavo straipsnius ir apie Lietuvos augmeniją. 110-osioms profesoriaus gimimo metinėms išleistas „Vytauto Didžiojo universiteto Botanikos sodo raštų“ X tomas (Kaunas, 2002).