Nell'immediato dopoguerra partecipò al Programma Ina-Casa progettando a Roma dal 1948 al 1953, insieme a Mario De Renzi, parte del Tuscolano II. Progetti degni di nota sono la chiesa di S. Giovanni al Gatano a Pisa (1947), la nuova sede degli uffici per l'Enpas di Bologna (1952-57), la sede centrale della Democrazia Cristiana all'Eur a Roma (1955-58), solo per citare i più conosciuti.
Abilitato alla libera docenza in composizione architettonica e urbanistica dal 1942, nel biennio 1944-45 fu assistente nel corso di Caratteri distributivi degli edifici di Enrico Calandra presso la facoltà di architettura di Roma. Nel 1954 ereditò la cattedra di Arnaldo Foschini, dopo aver svolto l'incarico di professore ordinario nell'Istituto universitario di architettura di Venezia (IUAV) dal 1950 al 1954.
A Venezia Muratori iniziò le proprie riflessioni sulla storia urbana, sul rapporto tra tipo edilizio e progetto e sul tipo come concetto a priori in evoluzione nel tempo, fino a fare della sua materia di insegnamento uno strumento per interpretare il tessuto urbano come sistema capace di legare architettura e città. Gli esiti di questa ricerca confluirono nel 1959 nella pubblicazione degli "Studi per una operante storia urbana di Venezia" che, insieme al corrispettivo "Studi per una operante storia urbana di Roma", pubblicato nel 1963, determinarono la svolta nella didattica muratoriana. A questa stessa ricerca si lega anche il volume, rimasto incompiuto, "Studi per una operante storia del territorio", al quale lavorò insieme a Renato e Sergio Bollati, Guido Marinucci e Alessandro Giannini dal 1969 al 1973, anno della sua morte.
Fu accademico di S. Luca e nel 1952 gli fu conferito dall'allora presidente della Repubblica, Luigi Einaudi, il premio nazionale d'architettura.