1940 után a Zenetudományi Intézet egyház-zene szakán Kodály Zoltán tanítványaként dolgozott. Ekkor került kapcsolatba a ma Szlovákiában lévő Áj faluval, amikor is a budapesti egyetem Néprajzi Intézetének gyakornokaként a Pátria lemezsorozat fölvételeihez itt próbálta összegyűjteni és felkutatni az akkori hagyományos paraszti énekeseket és dalaikat. 1941-ben doktori disszertációjának témájául ugyancsak Kodály ajánlására, feldolgozta e kis község teljes dallamtérképét is, részletes leírással és zenei monográfiával, Áj falu zenei élete címmel.[5]
Ezt követően a Budapesti Egyetem Néprajz Tanszékén, a budapesti Egyetemi Könyvtárban, a Néprajzi Múzeum Népzenei Osztályán, a Magyar Tudományos Akadémia Népzenekutató Csoportjában mint igazgató és a Magyar Tudományos Akadémia Zenetudományi Intézetében tudományos tanácsadóként dolgozott.
1952-ben jelent meg A magyar vers ritmusa című könyve, s ugyanebben az évben adták közre Kodály Zoltánnal a mindmáig „Kodály-Vargyas”-ként emlegetett A magyar népzene című munkát, amelynek Vargyas Lajos a példatárát szerkesztette. Népzenei kutatásait A magyarság népzenéje című könyvében foglalta össze,[6] amelynek második kiadását 10 CD-ből álló album kíséri, ez Magyarországon a legnagyobb, eredeti népzenei anyagot tartalmazó lemezkiadvány.
Vargyas Lajos a népzene mellett leginkább a népballada műfajával foglalkozott. A nemzetközi szempontból is egyedülálló A magyar népballada és Európa (1976) című művében a népballadát tekinti át a kontinens népei szempontjából.
Fiai Vargyas Péter (1950–2009) ókortörténész, asszirológus, Vargyas Gábor (1952–) etnográfus, Vargyas Zoltán (1953–) fordító.[7]
Művei
A magyar vers ritmusa. Akadémiai Kiadó, Budapest. 1952