Sau Cuộc đảo chính tại Việt Nam Cộng hòa năm 1963, Cao Văn Luận quay lại làm viện trưởng Đại học Huế trong một thời gian ngắn từ 11/1963- 9/1964, sau đó ông giảng dạy tại Đại học Văn khoa Sài Gòn cho đến năm 1975.