В 1910 Фасмер получил должность приват-доцента Петербургского университета, а в 1912 – должность профессора славянской филологии и индоевропейского языкознания Бестужевских курсов. В 1914 опубликовал работу Исследования в области древне-греческой фонетики, которую защищитил в 1915 в качестве диссертации. В 1915–1917 занимал должность профессора по индогерманскому языкознанию и славянской филологии в Саратове, с 1918 – в Тарту, с 1921 – в Лейпциге, с 1925 – в Берлине. В 1930–1931 читал лекции в Лунде, Упсале и Стокгольме. В 1938–1939 – приглашенный профессор Колумбийского университета в Нью-Йорке, в 1947–1948 – профессор Стокгольмского университета. С 1937 по 1944 Фасмер выступал с лекциями в университетах Софии, Будапешта, Бухареста и Хельсинки, а с 1949, вплоть до выхода в отставку в 1956, заведовал кафедрой славистики только что образованного Свободного университета в Западном Берлине. Во времена нацистской диктатуры Фасмер неоднократно выступал в защиту неугодных режиму ученых. Умер Фасмер в Западном Берлине 30 ноября 1962.

Одна из основных тем публикаций Фасмера – влияние греческого на славянские языки, рассматривавшееся им в монографиях Славяне в Греции (Die Slaven in Griechenland, 1941) и Греческие заимствования в сербохорватском языке (Griechische Lehnwrter im Serbokroatischen, 1944, обе книги увидели свет в Берлине). Другие важные темы – отношения славянских народов со своими соседями, следы пребывания викингов на территориях, заселенных западными славянами и русскими, прародина славян, взаимоотношения славянских и германских народов. Отдельные работы посвящены литературной тематике. Фасмеру принадлежат две основополагающие работы по истории филологии: Переписка Б.Копитара с Якобом Гриммом (B.Kopitars Briefwechsel mit Jakob Grimm, Берлин, 1937) и К истории немецко-славянских духовных отношений (Bausteine zur Geschichte der deutsch-slawischen geistigen Beziehungen, Берлин, 1939). Фасмер – основатель важнейшего органа немецкой славистики – «Zeitschrift fr slavische Philologie» («Журнал славянской филологии»).

Главная и наиболее известная работа Фасмера – Этимологический словарь русского языка в 3 томах (Russisches etymologisches Wrterbuch – Гейдельберг, 1943–1958); русский перевод словаря вышел в 4 томах в 1964–1973 и впоследствии был переиздан).

Фасмер был действительным членом Саксонской и Прусской академий, академий наук Стокгольма и Копенгагена, Академии наук и литературы в Майнце, членом-корреспондентом АН СССР, а также академий наук в Будапеште, Осло, Вене и Софии.