С советской властью Багалей бороться не собирался. К тому времени он уже совсем не хотел политики, слишком много всего произошло за последние годы. Кадеты, которые, казалось бы, только что считались самыми резкими, радикальными российскими политиками, оказались совершенно беспомощны у власти после февраля 1917 года, уступили место социал-демократам, но и те были сброшены большевиками. Белое движение представляло собой сборище совершенных антагонистов, ненавидящих друг друга, – конституционные демократы и монархисты, эсеры и октябристы. Еще недавно гордившиеся своей силой кадеты, среди которых было немало ученых, писателей, других представителей интеллигенции, теперь притихли, не находя в себе силы для вооруженной, ожесточенной борьбы с Советами. Дмитрий Иванович хотел только заниматься наукой. Вскоре он даже изменил свое отношение к новой власти, поскольку в Украине началась политика «коренизации».
В 20-30-х годах Багалей преподавал в Полтавском и Харьковском институтах народного образования. Он возглавил созданные в Харькове (не без его, конечно, участия) научно-исследовательскую кафедру истории Украины, институт истории украинской культуры, институт исследования творчества Тараса Шевченко, Центральное архивное управление УССР. Багалея называют одним из создателей высшей школы в Советской Украине, дважды он избирался председателем Бюро секции научных работников Украины. Дмитрий Иванович был академиком Академии наук УССР.
Дмитрий Иванович Багалей умер 9 февраля 1932 года. Похоронили его на Городском кладбище. После закрытия кладбища прах его перенесли в почетный квартал кладбища № 13. Над могилой скромный памятник с лаконичной надписью. В доме Багалея до сих пор живет его правнучка Ольга. В свое время, в 1992 году на стене дома была установлена бронзовая мемориальная доска. Ее несколько раз пытались