Like etter eksamen ble han utnevnt til høyesterettsadvokat. I 1772 deltok han i konkurransen om et professorat i lovkyndighet ved Københavns Universitet, sammen med Laurids Nørregaard og Andreas Bang. Colbjørnsen vant konkurransen og ble utnevnt til professor. Han fortsatte i sin forgjenger Jens Bing Dons' spor og holdt forelesninger i dansk rett. Dessuten underviste han i alminnelig rettslære, hvor han fulgte Wolffs system. I 1774 fikk han den juridiske doktorgraden, og samme år ble han utnevnt til assessor i høyesterett. Året etter fikk han tittelen justisråd. I 1776 fikk han dessuten embetet som generalauditør ved Søetaten, hvor han blant annet behandlet spørsmålet om de nøytrale statenes rettigheter på havet.