Po wojnie Estreicher przez Niemcy wrócił do Polski z cennym transportem polskich dzieł sztuki i archiwaliów odzyskanych z brytyjskiej strefy okupacyjnej Niemiec. W sztolniach kopalni soli w Grasleben oraz w Goslar natrafił na dzieła sztuki z Wielkopolski. Świat obiegło wówczas – często reprodukowane w kraju i za granicą – zdjęcie Estreichera w mundurze majora Polskich Sił Zbrojnych na Zachodzie, który na dworcu głównym w Norymberdze, tuż przed wyjazdem do Krakowa prezentuje zachowany bez uszczerbku obraz Leonarda da Vinci Dama z gronostajem. Następnie kilkakrotnie wyjeżdżał z misjami rewindykacyjnymi do Niemiec, aby sprowadzić z Norymbergi skradziony z Krakowa w 1940 Ołtarz mariacki. mały|Pomnik Karola Estreichera w Krakowie
Działalność pisarska
Był on niestrudzonym kontynuatorem – mimo kłopotów czynionych mu przez władze Uniwersytetu Jagiellońskiego w czasach PRL, który próbował zawłaszczyć prawa autorskie do bibliografii – dzieła dziadka Karola Estreichera (1827–1908) i ojca Stanisława: Bibliografii polskiej Estreichera, którą wznowił z uzupełnieniami w latach 1957–1989 (tomy I-XIV) oraz samodzielnie przygotował zeszyt 1 tomu XXXIV (1951).