Kaare Strøm reiste limnologien, læren om innsjøer og rennende vann, som nytt universitetsfag i Norge. Som Norges første dosent og senere professor i faget etablerte han 1946 Limnologisk institutt ved Universitetet i Oslo (UiO) og markerte seg også internasjonalt.
Strøm vokste opp i Kristiania og tok examen artium på reallinjen ved Frogner gymnas 1918, før han hadde fylt 16 år. Deretter begynte han som privatstudent hos algeforskeren professor Nordal Wille, og 1920–21 fikk han publisert sine seks første vitenskapelige artikler. 1927 tok han den filosofiske doktorgrad ved UiO på avhandlingen Norwegian Mountain Algae. Strøm oppholdt seg i perioder hos professor August Thienemann i Plön, Tyskland. Disse oppholdene fikk stor betydning for hans videre faglige utvikling.
Limnologi er et tverrvitenskapelig fag. Det forutsetter kunnskaper om forholdene i nedslagsfeltet (f.eks. topografiske og geologiske forhold, jordsmonnet, vegetasjonsdekket og dets karakter), om det lokale klimaet og om fysikk, kjemi og biologiske prosesser i alminnelighet. Strøm innså raskt at Norge var et naturgitt laboratorium for limnologisk forskning, og som universitetsstipendiat 1931–36 fortsatte han sitt allerede omfattende feltarbeid, tonet ned de ferskvannsbiologiske studier og styrket grunnlaget for de tre hovedretninger i sitt videre arbeid. 1939 ble han utnevnt til dosent i limnologi ved UiO, og fra 1948 var han professor i fysisk geografi og limnologi. 1962 ble fagbetegnelsen for professoratet endret til limnologi.
Innsjøforskningen utmerker seg ved nøyaktige studier av oksygenforhold og termikk i innsjøbassengene. Dette er helt sentrale forhold innen faget, og det var her Strøm virkelig markerte seg internasjonalt. I sitt arbeid fra Feforvatn (1931) påviste han de muligheter og begrensninger som ligger i bruken av oksygenunderskudd som mål for innsjøenes produktivitet. Dette arbeidet har hatt vidtrekkende implikasjoner.
Store og dype innsjøer, som f.eks. Tyrifjorden (286 m), var også sentrale i Strøms arbeider. Der fikk han anledning til å studere hvordan temperaturen i dypvannet tilnærmet seg en verdi som avtok nesten lineært med dypet, etter sirkulasjonsperioder. Han fikk firmaet Richter & Wiese i Berlin til å bygge et termometer, etter hans egne spesifikasjoner, som bare dekket temperaturområdet 2–5 °C, og som kunne avleses med stor nøyaktighet. Temperaturen som dypvannet synes å nærme seg, var den gang antatt å være temperaturen for vannets maksimale tetthet (tmd). Denne verdien ble av Strøm antatt å være 3,94 °C i overflaten, med et fall estimert til 0,12–0,11 °C per 100 meter i intervallet 100–400 meters dyp. I ettertid er det, ut fra teoretiske betraktninger, vist at vannsøylen ikke er mekanisk stabil ved tmd i alle dyp – snarere synes endringen i temperaturen for maksimal stabilitet (tms) å være halvparten av endringen i tmd med dypet. Det var temperaturen for vannsøylens maksimale stabilitet, og dets endring som funksjon av dypet, Strøm bestemte med stor nøyaktighet.
Flere innsjøstudier omfattet også våre største høyfjellssjøer, der varmebudsjett og sommertemperatur definerte Flakevatn (ved Finse) som modell for den semiarktiske (subpolare) innsjøtype.
Istidens kappe over landet vårt formet dype fjorder med grunne terskler mot havet; fra land flommer nå elver med ferskvann. Det salte bunnvannet i slike delvis avstengte fjorder mister sitt livgivende oksygen, og fremmedartede mikrober forvandler sulfatet i sjøvannet til illeluktende og giftig hydrogensulfid. Strøm påviste og undersøkte en rekke av disse delvis avstengte fjordbassenger, og hans publikasjon om Land-locked Waters (1936) var en kortfattet gjennomgang av datidens litteratur fulgt av et omfangsrikt nytt observasjonsmateriale fra norske fjorder. Siden fulgte oppsiktsvekkende oppdagelser av innsjøer som den postglasiale landhevingen hadde fjernet fra havnivå, men som ennå hadde “fossilt” sjøvann i bunnen. Ved hjelp av sine mange hovedfagsstudenter påviste han også en rekke andre sjøer med permanent stagnerende bunnvann (såkalte “meromiktiske” sjøer), der meromiksis har helt andre årsaker enn kontakt med sjøvann.
Den postglasiale avsmelting, isbreenes arbeid og de geomorfologiske prosesser opptok Strøm sterkt. Han benyttet i stor grad fotografering og anbefalte bruk av fly i dokumentasjonsarbeidet. Ut fra slike studier diskuterte og dokumenterte han den dramatiske topografi vi kan se eksempler på i Lofoten, og han fikk tegnet rekonstruksjoner av isavsmeltingsforløpet i Dovrefjell, Jotunheimen og Rondane; det sistnevnte arbeidet var del av et større prosjekt han aldri fikk ferdigstilt.
Strøm var formann i Biologisk selskap 1934–35, Norsk geologisk forening 1944–45 og Norsk geografisk selskap 1948–49. Fra 1943 var han medlem av Det Norske Videnskaps-Akademi, hvor han som 18-åring hadde fått publisert sine første vitenskapelige arbeider. Han døde 1967 under et opphold som gjesteprofessor ved Århus universitet.
Kaare Strøm var seg sitt ansvar bevisst, som vitenskapsmann og som privilegert borger. Han var opptatt av farene ved faglig innsnevring og spesialisering, han skrev om vitenskapsmannens ansvar, og han sendte Stortinget et forslag til bedre beregning av mandatfordelingen ved stortingsvalg. I fritiden drev han hagebruk, men dyrket også sin andre store faglige interesse, heraldikken. Hans korrekte ytre gav opphav til myter – “mens folk flest (under krigen) dyrket poteter, kultiverte Strøm sine artisjokker” – men de som var så heldige å arbeide i hans umiddelbare nærhet og lære ham å kjenne, kan berette om en omtenksom, inspirerende og uhyre kunnskapsrik fagmann, og karakteristikkene spenner fra “en grei kar” til “universitetets siste polyhistor”.