Po powrocie do Polski w 1918 r. pracował w Państwowym Instytucie Naukowym Gospodarstwa Wiejskiego w Puławach jako kierownik oddziału mikrobiologii. Od 1919 r. aż do śmierci był profesorem fizjologii roślin Uniwersytetu Warszawskiego. W latach 1921–1924 był dyrektorem Państwowego Naukowego Instytutu Rolniczego w Bydgoszczy. Z jego inicjatywy w lutym 1923 r. powstał bydgoski Oddział Polskiego Towarzystwa Przyrodników im. Kopernika, którego był pierwszym prezesem. Był to pierwszy w II Rzeczypospolitej oddział PTP w mieście nieuniwersyteckim, skupiający 58 miejscowych członków.
Był działaczem i organizatorem, sekretarzem, a później prezesem Akademii Nauk Technicznych. Był członkiem Towarzystwa Naukowego Warszawskiego, Polskiej Akademii Umiejętności i Polskiej Akademii Nauk: od 1952 r. członkiem tytularnym, a od 1957 r. członkiem rzeczywistym. Był także honorowym członkiem Polskiego Towarzystwa Botanicznego.
Kazimierz Bassalik jest jednym z twórców polskiej mikrobiologii. Owocem jego badań były liczne prace, artykuły i referaty, publikowane m.in. w „Acta Societatis Botanicorum Poloniae”, których był redaktorem.