Valmistuttuaan filosofian kandidaatiksi vuonna 1911 Donner lähti kaksi vuotta kestäneelle kenttätyötutkimusmatkalle ankariin olosuhteisiin Siperiaansuomensukuisten kansojen, lähinnä samojedien pariin. Valmistuttuaan maisteriksi vuonna 1914 hän lähti heti toiselle matkalle, jonka ensimmäisen maailmansodan syttyminen pian katkaisi. Suomen suvun alkuperästä kiinnostunut Donner keräsi tietoa selkupin, kamassin ja ketin kielistä. Hän julkaisi tutkimusmatkoistaan myöhemmin muistelmateokset Siperian samojedien keskuudessa 1911–1913 ja 1914 (1915) sekä Siperia: elämä ja entisyys (1933).[1]
Donner valmistui lisensiaatiksi 1921 ja väitteli tohtoriksi 1923, mutta väitöskirjaa ja paria tutkimusta lukuun ottamatta hänen tieteellinen toimintansa jäi poliittisen aktivismin vuoksi melko vähäiseksi. Hänestä tuli Helsingin yliopiston uralilaisen kielitieteen dosentti 1924 ja fonetiikan virkaa tekevä ylimääräinen professori hieman ennen kuolemaansa vuonna 1934.[1]
Maailmansodan estettyä tieteellisen kenttätyön Donner omistautui Suomen itsenäisyysliikkeen tukemiselle. Vuonna 1916 hänestä tuli jääkäriliikkeen taustavoimana toimineen Aktiivisen komitean (AK) sihteeri. Vuodet 1916–1917 Donner toimi maanpaossa Tukholmassa itsenäisyysliikkeen ulkomaanvaltuuskunnan johtavana hahmona ja AK:n yhdysmiehenä. Hän oli taitava pitämään matalaa profiilia ja kirjoitti tällöin päiväkirjansakin kamassiksi. Vuosina 1917–1918 Donner oli Tukholmassa sotilasasiamiehenä ja vuosina 1918–1919 Suomen ja Neuvosto-Venäjän välisen rajan komendanttina sekä keskeisenä henkilönä suojeluskuntajärjestössä.[1] Vuonna 1919 Donner oli keskeinen puuhamies kenraali Gustaf Mannerheimin ja aktivistien yhteisessä suunnitelmassa hyökätä Pietariin, mikä ei kuitenkaan toteutunut.[4] Suuresti ihailemastaan Mannerheimista Donner kirjoitti vuonna 1934 kirjan Sotamarsalkka, vapaaherra Mannerheim. Vuosina 1920–1922 Donner oli aktivistien Suunta-lehden päätoimittaja.[1] Ruotsinkielinen Donner riitaantui 1920-luvulla toisen merkittävän aktivistijohtajan Elmo Kailan kanssa, kun tämä ryhtyi kiihkeäksi aitosuomalaisuuden kannattajaksi.
Donner oli Lapuan liikkeen tärkeimpiä taustavaikuttajia. Hän oli jo vuoden 1929 lopulla ohjailemassa liikettä ja kesällä 1930 hän oli merkittävin sen taustalla vaikuttaneista aktivistijohtajista. Hänen keskeinen tavoitteensa oli ulkopoliittinen aktivismi eli hyökkäys itään, kun taas sisäpoliittinen muutos oli hänelle lähinnä sen toteuttamiseen tarvittava väline. Donner oli taktikoija, joten esimerkiksi kyyditysten suhteen hän oli kannattajineen välillä maltillisella kannalla ja välillä edusti kaikkein jyrkintä linjaa. Liikkeen jyrkän siiven harmaana eminenssinä hän yritti huonolla menestyksellä saada liikkeelle kokenutta ja järjestäytynyttä johtoa Vihtori Kosolan kaltaisten talonpoikien sijaan menestyksen varmistamiseksi. Donner liittyi Lapuan liikkeen valtuuskuntaan kesäkuussa 1930 ja talonpoikaismarssilla hän johti Uudenmaan ruotsinkielisiä yhdessä Petter Forsströmin kanssa. Suhteet Mannerheimiin ja rahamaailmaan tekivät Donnerista vaikutusvaltaisen, mutta hänen taipumuksensa salamyhkäiseen juonitteluun muodostui haitaksi.[5]
Jörn Donnerin idean pohjalta vuonna 2007 valmistuneen ja Lauri Törhösen ohjaaman historiallisen draamaelokuvan Raja 1918 päähenkilön esikuvana on Kai Donner rajamaan komendanttina.[6]
Olavi Louheranta väitteli joulukuussa 2006 Helsingin yliopistossa aiheesta Siperiaa sanoiksi – uralilaisuutta teoiksi. Kai Donner poliittisena organisaattorina sekä tiedemiehenä antropologian näkökulmasta.[7]
Luettelo Pohjois-Pohjanmaata ja Suomen Lappia käsittelevästä kirjallisuudesta. Helsinki 1910
Luettelo Pohjanmaata ja Suomen Lappia sekä pohjalaisia henkilöitä ja sukuja käsittelevästä kirjallisuudesta – Bibliographia Ostrobotniensis : förteckning över litteratur behandlande Österbotten och Finska Lappmarken samt österbottniska personer och släkter. Helsinki 1912
Salmin murteen kvantiteettisuhteista. Suomalaisen kirjallisuuden seura, Helsinki 1912
Bland samojeder i Sibirien åren 1911–1913, 1914. Söderström, Helsingfors 1915, suomeksi nimellä Siperian samojedien keskuudessa vuosina 1911–1913 ja 1914. Otava 1915, 2. painos 1923, 3. kieliasultaan ajanmukaistettu painos jossa mukana Jörn Donnerin alkulause Sirpaleita isäni kuvasta Otava 1979, 2. painoksen näköispainos Jon Hällström & Salakirjat, Helsinki 2012
Itsenäisyytemme : aktivistisia puheita ja kirjotuksia. Gummerus 1919
Sibiriska noveller. Söderström, Helsingfors 1919, suomeksi nimellä Siperialaiskertomuksia. WSOY 1939
Über die anlautenden labialen Spiranten und Verschlusslaute im Samojedischen und Uralischen, Helsingin yliopiston väitöskirja. Suomalais-ugrilaisen seuran toimituksia 49. Helsingfors 1920
Zu den ältesten Berührungen zwischen Samojeden und Türken : Vortrag. Suomalais-ugrilaisen seuran aikakauskirja 40,1. Helsinki 1924
Heikki Paasonen : H. Paasonens Ostjakisches Wörterbuch : nach den Dialekten an der Konda und am Jugan ; zusammengestellt, neu transskribiert und herausgegeben von Kai Donner. Lexica Societatis Fenno-Ugricae II. Helsingfors 1926
Suomen kansankielen sanakirjatyö. Helsinki 1926
Über das alter der ostjakischen und wogulischen renntierzucht. Helsingfors 1927
Kielimaantieteellisistä tutkimuksista Suomessa. Suomalaisen Kirjallisuuden Seura, Helsinki 1930
Über die Jenissei-ostjaken und ihre sprache. Suomalais-ugrilaisen seuran aikakauskirja 44,2. Helsinki 1930
Genealogisesta tutkimusmenetelmästä ja sen käyttämisestä murteentutkimuksen palveluksessa, Helsinki 1931
Släkten Donner. 3, På Gottland. Helsingfors 1931
Suhteellinen vaalitapa ja enemmistövaalit : Kai Donnerin Lapuan kokouksessa 22 p:nä marraskuuta 1930 pitämä esitelmä. Helsinki 1931
Samojedische Wörterverzeichnisse ; Gesammelt und hrsg. von Kai Donner. Suomalais-ugrilaisen seuran toimituksia 64. Helsinki 1932
Ethnological notes about the Yenisey-Ostyak : in the Turukhansk region. Suomalais-ugrilaisen seuran toimituksia 33. Helsinki 1933
Lyhyitä puheita, esitelmiä ja kirjoituksia. Tekijä, Helsinki 1933
Sibirien : folk och forntid. Söderström, Helsingfors 1933, suomeksi nimellä Siperia : elämä ja entisyys. Otava 1933
Über sprachgeographische untersuchungen und ihre ausführung in Finnland. Helsinki 1933
Suomen vapaussota. I, Valmistelut ja esihistoria ; toimittaneet Kai Donner, Th. Svedlin, Heikki Nurmio. K. J. Gummerus, Jyväskylä 1921
Suomen vapaussota. II, Sodan puhkeaminen ja rintaman muodostuminen ; toimittaneet Kai Donner, Th. Svedlin, Heikki Nurmio. K. J. Gummerus, Jyväskylä 1922
Suomen vapaussota. III, Etelä-Suomen ja Ahvenanmaan tapahtumat ; toimittaneet Kai Donner, Th. Svedlin, Heikki Nurmio. K. J. Gummerus, Jyväskylä 1921
Suomen vapaussota. IV, Aika valkoisten yleisen hyökkäyksen alkuun ; toimittaneet Kai Donner, Th. Svedlin, Heikki Nurmio. K. J. Gummerus, Jyväskylä 1924
Suomen vapaussota. V, Tampereen hyökkäysliike ; toimittaneet Kai Donner, Th. Svedlin, Heikki Nurmio ; kirjoittanut W. A. Douglas. K. J. Gummerus, Jyväskylä 1925
Suomen vapaussota. VI, Viipurin valloituksen edellinen aika : Länsi-Suomen puhdistaminen ; toimittaneet Kai Donner, Th. Svedlin, Heikki Nurmio. K. J. Gummerus, Jyväskylä 1927
Suomen vapaussota. VII, Saksan joukkojen toiminta Etelä-Suomessa ; toimittaneet Kai Donner, Th. Svedlin, Heikki Nurmio. K. J. Gummerus, Jyväskylä 1922
Suomen vapaussota. VIII, Viimeiset sotatoimet Itä-Suomessa ; toimittaneet Kai Donner, Th. Svedlin, Heikki Nurmio. K. J. Gummerus, Jyväskylä 1927
Gothóni, René: Donner, Kai (1888–1935).Kansallisbiografia-verkkojulkaisu (maksullinen). 4.5.2001 (päivitetty 7.2.2008). Helsinki: Suomalaisen Kirjallisuuden Seura.
Siltala, Juha: Lapuan liike ja kyyditykset 1930. Otava, Helsinki 1985.
↑ abcdefghGothóni, René: Donner, Kai (1888–1935).Kansallisbiografia-verkkojulkaisu (maksullinen). 4.5.2001 (päivitetty 7.2.2008). Helsinki: Suomalaisen Kirjallisuuden Seura.
↑Maija Väisänen: Donner, Otto (1835–1909)Kansallisbiografia-verkkojulkaisu (maksullinen). 30.11.2001 (päivitetty 11.9.2008). Helsinki: Suomalaisen Kirjallisuuden Seura.
↑Donner, Minette (1848–1922)Kansallisbiografia-verkkojulkaisu (maksullinen). Helsinki: Suomalaisen Kirjallisuuden Seura.
Saressalo, Lassi: Pohjoisen etnografian uranuurtaja. Kirja-arvostelu teoksesta: Louheranta, Olavi: Kai Donner. Tutkimusmatkat ja tieteellinen elämäntyö. Helsinki: Suomalaisen Kirjallisuuden Seura, 2019. (Agricolan arvostelut 11.7.2019)