В 1966 году поступил в магистратуру в университет Юты на факультет инженерии, получил степень магистра и доктора философии. Здесь он работал с Айвеном Сазерлендом, разработавшим пионерские графические программы, включая Sketchpad. Сазерленд вдохновил Кэя на размышления о программировании и объектах. Так он начал тратить больше времени на исследования в ARPA, завершив свою карьеру профессионального музыканта.
В 1970 году Кэй начал работать на корпорацию Xerox в исследовательском центре Пало-Альто (PARC). В 1970-х он был одним из ведущих разработчиков прототипов сетевых рабочих станций, используя Smalltalk. Эти изобретения в следующем были использованы Apple Computer в их компьютерах Lisa и Macintosh.
После 10 лет работы в Xerox PARC Кэй на три года становится главным учёным в Atari.
Недавние работы и признание
Начиная с 1984, Кэй был ведущим исследователем (Apple Fellow) в Apple до закрытия группы перспективных технологий (ATG), одного из отделов исследований и разработок. Тогда он присоединился к Walt Disney Imagineering в качестве главного исследователя (Disney Fellow) и оставался там до тех пор, пока Дисней не закрыл свою программу Disney Fellow. После Диснея, в 2001 году, он основал исследовательский Институт Вьюпоинта[англ.], некоммерческую организацию, посвящённую детям, обучению и передовым разработкам программного обеспечения, где является председателем.
Позже Кэй работал в команде Applied Minds, затем стал главным сотрудником (Senior Fellow) в Hewlett-Packard, пока HP не распустил команду перспективных исследований в области программного обеспечения 20 июля 2005 года.