Один из создателей отечественной металлогенической науки и осново-положник казахстанской школы металлогении. Внес весомый вклад в разработку Джезказганского медного месторождения. В годы Великой Отечественной войны был членом Комиссии АН СССР по мобилизации ресурсов Урала, Западной Сибири и Казахстана на нужды обороны. С его именем связаны изучение и раскрытие недр Казахстана, организация широких комплексных металлогенических исследований для бы¬стрейшего выявления новых месторождений полезных ископаемых и расширения минеральной базы страны. В основе металлогенических исследований лежали сформированные К. И. Сатпаевым принципы и методы составления прогнозныx металлогенических карт, разработанный им комплексный метод металлогенического анализа положений по многим вопросам теории рудообразования и прогноза месторождений. По его инициативе изучались минеральные ресурсы Мангышлака, Мугоджар и Тургая. Неоднократно избирался депутатом Верховного Совета республики и Верховного Совета СССР. Его именем названы Ин-т геоло-гических наук, школы, улицы, АО «Джезказганцветмет», минepaл, малая планета, город. Награжден орденами и медалями. Лауреат Госпремии СССР (1942) и Ленинской премии (1958). 
    Соч.: Джезказганский меднорудный район и его минеральные ре-сурсы. 1932; Минеральные ресурсы Казахстана и их освоение за 20 лет. 1941; Рудные месторождения Джезказганского района Казахской ССР. 1942; Ком-плексные металлогенические прогнозные карты Центрального Казахстана: принципы и методы составления, содержание и основные результаты внедрения в практику поисковых и разведочных работ. 1958; Избранные труды. В 5 т. 1967–1970.