1908-1914 yıllarında "umumî devletler hukuku" okuttuğu İstanbul dârülfünunu'na 1921' de müderris tayin edildi. Ankara'da yeni Hukuk fakültesinin kurulmasında çalıştı (1925). Bu fakültede 9 yıl dekanlık ve "devletler umumî hukuku" profesörlüğü yaptı.
1934' de İstanbul üniversitesine rektör tayin edildi. Harp akademisinde ve Mülkiye mektebinde de "devletler hukuku" okuttu. 14 Mayıs 1943' de "Türk Devletler Hukuku" enstitüsünü kurdu. Aynı yıl emekli oldu ve yapılan ara seçimlerde Samsun milletvekili oldu.
1945' de Birleşmiş Milletler anayasasının hazırlanma çalışmalarına katıldı. Birçok milletlerarası kongreye Türkiye adına katıldı. 1947' de Toulouse üniversitesi, kendisine "fahrî hukuk doktoru" unvanını verdi. Cemil Bilsel 1949' da Ankara'da vefat etti.
Önemli eserleri : "Hukuku Umumiye-i Düvel (Bonfils-Fauchille'den tercüme - 1909-1912)", "Kapitülasyon (1912)", "Sulhte ve Harpde Hukuku Düvel (1923)", "Cemiyet-i Akvam (1923)", "Hukuku Düvel Dersleri (1926-27, 4 cilt)", "Lozan (1933, 2 cilt)", "Dünya Barış Buhranında Boğazlar (1939)", "Devletler Hukuku, Giriş (1940)", "Devletler (1941)", "Devletler Arasında Münasebet (1934)", "Devletler Arasında Andlaşmalar (1936)", "İstanbul Üniversitesi Tarihi (1943)", "Milletlerarası Hava Hukuku (1948)".
Türk ve yabancı hukuk dergilerinde yayınlanmış birçok yazı ve konferansları vardır.
