З 1938 року до кінця життя М. Гамалія професор кафедри мікробіології 2-го Московського медичного інституту, а з 1939 року — завідувач лабораторією інституту епідеміології та мікробіології АМН СРСР. З 1939 року М. Ф. Гамалія — Голова, згодом — Почесний голова Всесоюзного товариства мікробіологів, епідеміологів та інфекціоністів. Протягом останніх років життя вчений розробляв питання загальної імунології, вірусології, вивчав грип (у 1942 році ним представлений метод профілактики грипу шляхом обробки слизової оболонки носа препаратами олеїнової кислоти), інтенсивно опрацьовував проблему специфічного лікування туберкульозу.