Siegbahn efterträdde Janne Rydberg som professor i experimentell fysik i Lund 1919, men blev 1922 kallad till professuren i Uppsala. År 1937 blev han chef för Vetenskapsakademiens institut för experimentell fysik (Nobelinstitutet, nuvarande Manne Siegbahnlaboratoriet), en tjänst som han innehade till 1964.