С сентября 1963 года М. Гимбутас становится профессором Калифорнийского университета и вместе с семьей переезжает в Лос-Анджелес, где проработает до конца своих дней. За эти годы она становится главой кафедры европейской археологии, куратором археологического отдела Музея истории человеческой культуры. Там же выходит ее следующая монография «Культуры бронзового века в Центральной и Восточной Европе», в которой она дает развернутое изложение результатов своих исследований.
М. Гимбутас назначают руководителем всех раскопок неолитических поселений в Югославии, Македонии, Греции и Италии. Каждое лето она выезжает в экспедиции и одновременно выступает с лекциями в различных университетах. Результаты ее работ отмечены многими научными премиями. В 1968 году газета «Лос-Анджелес таймс» объявляет М. Гимбутас женщиной года. Тогда же она становится членом Американской академии наук. Почти ежегодно выходят ее научные работы и книги. Их переводят на различные языки мира. В 1971 году М. Гимбутас публикует книгу «Славяне», вскоре вышедшую на основных европейских языках.
Огромный материал, собранный в результате многолетних раскопок, позволил ученому создать целостное представление о развитии Европы до начала индоевропейского влияния. На основе своих находок М. Гимбутас публикует книгу «Боги и богини Древней Европы», которая приносит ей всемирную известность. Написанное в доступной даже для неподготовленного читателя форме исследование сочетает научную строгость с увлекательностью изложения.