Etter å ha tatt doktorgraden, ble Keilhau universitetsstipendiat, og foreleste samtidig ved Norges landbrukshøyskole. Han hadde søkt om professorstillingen etter avgåtte Nicolai Rygg, men Thorvald Aarum ble foretrukket, og et foreslått dosentur ble tildelt Gunnar Jahn. Først i 1921 fikk Keilhau sitt eget dosentur. I 1926 søkte han igjen om et professorat, men etter konkurranseforelesninger tilfalt det Ingvar Wedervang. Først i 1934 fikk Keilhau et eget professorat.