W Instytucie Fizyki UJ pracował aż do emerytury, w latach 1996–1999 był jego dyrektorem. W latach 1957–2002 pracował także w Instytucie Fizyki Jądrowej. Był jednym z odkrywców efektu glorii fal de Broglie’a materii oraz anomalii w rozpraszaniu wstecznym cząstek alfa.mały|Grób prof. Kazimierza Grotowskiego na cmentarzu Rakowickim W latach 1971–1998 był przewodniczącym Rady Programowej (potem przekształconej w Radę Naukową, a następnie Radę Użytkowników) Cyfronetu. Od 1992 był członkiem Polskiej Akademii Umiejętności i przewodniczącym jej Komisji Astrofizyki. W latach 1975–1977 był prezesem Oddziału Krakowskiego Polskiego Towarzystwa Fizycznego. Należał także do Europejskiego Towarzystwa Fizycznego i Amerykańskiego Towarzystwa Fizycznego.

Interesował się żeglarstwem, alpinistyką i speleologią. Był członkiem Klubu Grotołazów, nieformalnego stowarzyszenia studentów i młodych naukowców, założonego w Krakowie w 1950 w celu zorganizowanej eksploracji i badania jaskiń w Polsce i za granicą, przekształconego w 1957 w Sekcję Taternictwa Jaskiniowego krakowskiego Klubu Wysokogórskiego. W latach 50. był czynnym uczestnikiem – m.in. jako płetwonurek – wielu wypraw Klubu Grotołazów do jaskiń w Polsce, Słowacji i Bułgarii.