В 1946 г. он экстерном окончил истфак ЛГУ, стал аспирантом Института востоковедения АН СССР. В середине 1946 г. вышли постановления ЦК ВКП(б) «О журналах “Звезда“ и “Ленинград”», где его мать А.А. Ахматову обвинили в разных грехах. Из-за этого его выгнали из аспирантуры в 1947 г., хотя он сдал все кандидатские экзамены и имел готовую к защите диссертацию. Затем он работал библиотекарем в психиатрической больнице, получил от тамошнего начальства хорошую характеристику. Кандидатскую диссертацию он все-таки защитил, а в ноябре 1949 г. его снова арестовали и осудили на 10 лет. Прокурор ему сказал: «Вы опасны, потому что вы грамотны». Срок он отбывал в Караганде, затем в Междуреченске, в 1955 г. он был в лагере в Омске. Он стал инвалидом, его перевели работать ночным истопником, у него болело сердце, открылась язва желудка, усилилась невралгия, ему вырезали аппендицит, здоровье его резко ухудшилось. И тем не менее в заключении он умудрялся думать, рассуждать о научных вопросах, в 1955 г. добился разрешения писать на научные темы (стихи писать ему не разрешили). В 1956 г. (ему 44 года) его освободили. Из омского лагеря он привез рукописи двух его монографий: «Хунну» и «Древние тюрки» – его будущую докторскую диссертацию. В 1961 г. Л.Н. Гумилев защитил докторскую диссертацию, стал доктором исторических наук. Он был принят в 1962 г. на работу на Географический факультет ЛГУ. В ЛГУ он блестяще защитил в 1973 г. вторую докторскую диссертацию на соискание степени доктора географических наук, но Высшая аттестационная комиссия ее не утвердила на том основании, что «это выше, чем докторская, а потому и не докторская». Ему не присудили научной степени доктора географических наук, но назначили членом специализированного Ученого совета по присуждению докторских степеней по географии. К 1987 г. (ему 75 лет) он имел 8 опубликованных книг и более 160 оригинальных научных статей (общим объемом свыше 100 печатных листов), а также 4 рукописи новых книг. Л.Н. Гумилев знал несколько иностранных языков, в том числе французский, персидский, таджикский. Он не был только кабинетным ученым, за свою жизнь он 21 раз работал в полевых экспедициях.
Гумилев не любил рассказывать о лагерной жизни и работе в отдаленных местах, хотя у него были отняты из жизни почти 14 лучших лет, насильственно проведенных в лагерях, затем были годы работы в качестве вольнонаемного в магнитометрической экспедиции от Норильского комбината, а до этого были следственные изоляторы и тюрьмы Ленинграда и Москвы (Кресты, Лефортово). В 1944–1945 гг. он участвовал в боях Великой Отечественной войны. Позади были аресты и заключения (1933, 1935, 1938–1943, 1949–1956 гг.). Тем не менее Л.Н. Гумилев в 1992 г. говорил: «И все-таки я счастливый человек: я писал то, что хотел, а не то, что велели…»