Verso la fine del 1623 il Caimo godeva a Roma di grandissima reputazione professionale, per cui, su suggerimento e segnalazione di Pietro Contarini, ambasciatore veneziano a Roma, e su proposta di Antonio Barbaro e Giovanni Corner, il 4 giugno 1624 la Serenissima Repubblica di Venezia offrì al Caimo la cattedra di medicina teorica all'Università di Padova, la più prestigiosa tra quelle mediche. Il 23 settembre fu fatto cavaliere e conte palatino e nell'ottobre successivo lasciò Roma per iniziare l'insegnamento a Padova, dove entrò ben presto in contrasto con allievi, in particolare i tedeschi, ed i colleghi, come ad esempio con Cesare Cremonini. In ogni caso Caimo godeva dell'appoggio dei riformatori dello Studio patavino, tanto che, nell'ottobre del 1625, gli fu affidata, temporaneamente e "per modum provisionis", la cattedra di anatomia rimasta vacante e, nel marzo del 1626, per un triennio, la presidenza del Collegio del Bo.