Począwszy od 1925 roku Tadeusz Vetulani poświęcił się całkowicie pracy naukowej. Od lutego do sierpnia 1925 roku pracował jako młodszy asystent w Zakładzie Hodowli Zwierząt w Szkole Głównej Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie. Od 1 września 1925 do 1 lutego 1931 był starszym asystentem Zakładu Szczegółowej Hodowli Zwierząt Uniwersytetu Poznańskiego.
thumb|300px|Tadeusz Vetulani z konikami polskimi w poznańskim zoo, 1926
thumb|300px|Tadeusz Vetulani (z prawej) w towarzystwie tłumacza podczas podróży do Turcji, gdzie prowadził badania nad typami koni arabskich, lata 30. XX wieku
W 1926 roku uzyskał stopień naukowy doktora z zakresu rolnictwa na Uniwersytecie Jagiellońskim na podstawie dysertacji Badania nad konikiem polskim z okolic Biłgoraja napisanej pod kierunkiem prof. Leopolda Adametza. W pracy tej sformułował hipotezę, że „rodzimy chłopski konik stanowi jedną z najbardziej pierwotnych form konia należącego do grupy koni wschodnich typu tarpana stepowego”, a także wprowadził nazwę konik polski do literatury hipologicznej.