Захистивши магістерську дисертацію "О ренте по теории Рикардо", О. Козлов вийшов з університету зі званням магістра й почав читати курс словесності в Московській школі межових топографів. 1861 р. він залишив службу, зайнявшись приватними уроками, літературною діяльністю, публікацією статей, оглядів, перекладів. Як особисто знайомого з багатьма діячами революційного руху після замаху Каракозова на царя О. Козлова було ув'язнено. Довівши свою непричетність до справи Каракозова, він згодом виходить із в'язниці, залишає Москву та оселяється у маєтку своєї дружини, зайнявшись сільським господарством.

Зустріч із О. Хом'яковим пробудила інтерес О. Козлова у 40 років до філософії. Він перечитує Канта, Фіхте, Шеллінга, Гегеля, переходячи від них до антропологічного матеріалізму Фейербаха й утопічного соціалізму Фур'є. Почавши з Канта та інших представників німецької класичної філософії в університеті, О. Козлов згодом цікавиться Шопенгауером, Гартманом, складає двотомний огляд творчості останнього та починає з ним листуватися. На початку 1876 р. ученого було запрошено на посаду приват-доцента Київського університету, де він читає курс історії філософії, у цей час також виходять його праці "Философские этюды", "Философия как наука", "Философия действительности", "Изложение системы Дюринга".

Філософські погляди О. Козлова мали характер панпсихізму, сформованого під впливом Лейбніца, Лотце, а особливо професора Тартуського університету Г. Тейхмюллера. Він заперечував об'єктивну реальність простору і часу, вважаючи, що буття існує поза часом. Розвиваючи ідеї Лейбніца і Лотце, О. Козлов говорив про різницю між свідомістю і знанням. Свідомість, на його думку, складається немовби із двох прошарків: простої, або безпосередньої, свідомості у прямому розумінні цього слова, і складної, або похідної, - у широкому. Предметом філософського пізнання О. Козлов вважав світ, а філософію - наукою про світ як суще.

Після захисту докторської дисертації "Пространство и время у Канта" (1884) О. Козлов став ординарним професором університету, читаючи одночасно й курс лекцій з філософії на Вищих жіночих курсах. Убачаючи свою місію в пропаганді філософії, О. Козлов переклав "Историю европейской философии" Вебера, підготував "Очерки по истории философии", а 1885 р. почав видавати перший у Росії філософський журнал "Философский трехмесячник" та друкуватися у ньому. З 1886 по 1887 р. вийшло чотири номери журналу.

Через хворобу О. Козлов залишає видання журналу, переїжджає до Росії, де бере активну участь у заснованому там Московським психологічним товариством журналі "Вопросы философии и психологии", не полишаючи надії на продовження своєї видавничої діяльності, результатом якої став збірник "Своє слово". Вийшло п'ять номерів збірника: три у Києві (1888-1890) і два у Петербурзі (1892 і 1898).

В останні роки свого життя О. Козлов особливого значення надавав релігійним питанням, хоча різко виступав проти специфічних особливостей російського православ'я, а також надмірного релігійного благочестя, протестуючи проти будь-якого моралізаторства. Критично ставився він і до "моралі любові" В. Соловйова, Л. Толстого, звинувачуючи їх у тому, що, говорячи про любов, вони не замислюються над питанням, що таке любов і в яких межах вона можлива. Сам О. Козлов поділяв точку зору Арістотеля, згідно з якою, полюбивши інших, ми любимо власну діяльність, яка на них спрямована.

О. Козлов різко виступав проти позитивізму, обстоював збереження і розвиток такої філософії, яка б не зводилася до суми окремих наук, а виступала як світогляд. Стосовно світоглядних спрямувань філософії майбутнього, то учений вважав, що майбутнє належить лише тій системі, яка визнає абсолютне духовне начало. Звідси його утвердження ідеалізму як філософської системи без позитивізму, вимога посилення релігійності, визнання первинності релігії відносно філософії. Однак сам О. Козлов отримав визнання не як представник того чи іншого напряму, а як пропагандист філософського знання, філософської культури та освіченості в тодішньому українському і російському суспільстві.

Помер Олексій Козлов у Петербурзі 1901 року.