W październiku 1866 został mianowany profesorem nadzwyczajnym i w tym samym roku zaczął organizować Gabinet Archeologiczny przy Uniwersytecie, oddając na jego potrzeby własne zbiory. Początkowo działalność Gabinetu była mocno ograniczona finansowo oraz brakiem odpowiedniego miejsca (dopiero w 1871 roku badacz uzyskał stały lokal na parterze ówczesnej Biblioteki Jagiellońskiej, przyznany mu przez Senat uczelni). Gabinet Archeologiczny za życia Łepkowskiego stał się jednym z najważniejszych ośrodków naukowych ówczesnej polskiej archeologii, wzbudzał również znaczne zainteresowanie wśród badaczy zagranicznych.
W 1875 roku badacz został mianowany profesorem zwyczajnym archeologii, dzięki czemu na Uniwersytecie Jagiellońskim powstała pierwsza na ziemiach polskich katedra specjalizująca się w tej dziedzinie naukowej, natomiast Łepkowskiemu otworzono drzwi do dalszej kariery badawczej. W latach 1877–78 był Dziekanem Wydziału Filozoficznego, a w roku akademickim 1885/86 Rektorem UJ. Równocześnie (dzięki staraniom Jana Matejki) został powołany na stanowisko docenta w Szkole Sztuk Pięknych, w której prowadził w latach 1877–91 wykłady z historii sztuki.