1937年被任命为助理教授。1939年至1940年间，他是普林斯顿高等研究所的访问学者。他为递归理论奠定了基础，这个研究领域将是他一生的研究兴趣。1941年，他回到了阿默斯特学院并在那任职了一年的数学副教授。克莱尼在二战期间是美国海军少校，他是纽约美国海军预备役军舰学校的导航教官，之后是华盛顿海军研究实验室的专案主任。克莱尼1946年回到威斯康辛州，1948年成为正教授，1964年成为“Cyrus C. MacDuffee”数学教授。他于1962年到1963年担任数学与计算机科学系，1969年到1974