En 1927, al terminar su etapa en Galicia, pasó a ocupar la cátedra de Historia Moderna y Contemporánea de España en la Universidad de Valencia, aunque siguió con sus investigaciones en el campo de la Prehistoria. En Valencia logró un selecto grupo de discípulos, colaborando con el Servicio de Investigación Prehistórica, culminando en las excavaciones de la Cueva del Parpalló en Gandía, donde se encontraron millares de piezas líticas del gravetiense, solutrense y magdaleniense, y exhumó más de 5000 muestras de pintura de esas edades. Recogió sus investigaciones valencianas en su libro "La Cueva de Parpalló", publicado en 1942; y en el artículo "Parpalló treinta y cinco años después", en "Pyrenae" (1965). También dentro de la Prehistoria valenciana excavó yacimientos como la Cueva de las Mallaetas, el Barranco Blanco o la Cueva de la Cocina. En 1927 entró en contacto con Isidro Ballester Tormo, fundador del Museo de Prehistoria de Valencia y del Servicio de Investigación Prehistórica de la Diputación de Valencia, y luego del Archivo de Prehistoria Levantina, zona muy activa desde el hallazgo de la Dama de Elche. Las excavaciones en la zona levantina en esa época incluyeron La Bastida de les Alcuses en Mogente, dentro de la cultura ibérica, o la Cova Negra de Játiva. La exhibición del plomo escrito de la Bastida en la Exposición Internacional de Barcelona (1929), y su declaración de Monumento Histórico-Artístico (1931) significaron una gran proyección internacional.