В 1974-1975 гг. К.И. Замараев занимался исследовательской работой в США в Корнельском и Стенфордском университетах, а также в Чикагском университете. Он был в числе первых советских ученых, приглашенных в Америку для долгосрочной работы по программе научного обмена в области химии между СССР и США.
В 1976 г. К.И. Замараев был избран членом-корреспондентом Академии наук СССР. В начале 1977 г., по приглашению академика Г.К. Борескова, К.И. Замараев переехал в Новосибирск с большой командой молодых специалистов по химической физике, значительно расширив проводившиеся в Институте катализа исследования элементарных каталитических реакций на молекулярно-атомарном уровне путем применения современных физических и кинетических методов.
С 1977 г. К.И. Замараев занимал должность заместителя директора Института катализа СО АН СССР, а с 1984 г. возглавил Институт катализа. С этого момента и до последних дней своей жизни К.И. Замараев являлся его научным руководителем.
В 1987 г. за выдающиеся научные достижения К.И. Замараев был избран действительным членом Академии наук СССР.
В 1994-95 гг. К.И. Замараев занимал пост Президента Международного союза теоретической и прикладной химии (IUPAC), общества, объединяющего химиков всего мира. В 1994 г. ему была присуждена Серебряная медаль Королевского химического общества Великобритании как выдающемуся лектору современности. В 1995 г. за работы в области экологического катализа К.И. Замараев был отмечен престижной немецкой наградой для российских ученых, медалью имени Карпинского.
В память о выдающемся российском ученом физико-химике, академике К.И. Замараеве, с целью финансовой поддержки российской научной молодежи, занимающейся исследованиями в области химического катализа и физической химии, в г. Новосибирске образован Международный благотворительный научный фонд им. К.И. Замараева. Президиумом СО РАН учреждена премия им. ак. К.И. Замараева для молодых ученых за работы в области применения и развития физических методов в химии, присуждается раз в два года. Ежегодно присуждается стипендия им. К.И. Замараева для студентов и аспирантов, учрежденная дирекцией и Ученым советом Института катализа.