Enquanto estudava naUniversidade de Utah, tendo começado em1966, aprendeu sobre o inovadorprograma de computador chamadoSketchpad e começou a programar emSimula. Tomando emprestado os conceitos desses sistemas, como também dos seus conhecimentos emBiologia e Matemática, formulou sua "analogia algébrico-biológica". Kay lançou opostulado de que o computador ideal deveria funcionar como um organismo vivo, isto é, cada "célula" comportar-se-ia relacionando-se com outras a fim de alcançar umobjetivo, contudo, funcionando de formaautônoma. As células poderiam também reagrupar-se para resolver um outro problema ou desempenhar outras funções.
No outono de1968, Kay teve o seu primeiro encontro comSeymour Papert, no Laboratório deInteligência Artificial doMIT, e ficou interessado na linguagemLogo, um dialeto deLisp otimizado para uso educacional. Toda a concepção de Kay sobre o papel do computador na sociedade foi mexida, quando ele viu Papert e seus colegas ensinando crianças a programar em Logo.
Em 1968, após visitar Seymour Papert, começa a pensar sobre um computador do tamanho de um livro que poderia ser usado para substituir o papel. Kay percebe que esse dispositivo seria especialmente útil para as crianças. Essa ideia o estimulou a construir um modelo de um computador portátil que viria a ser umlaptop. Mais tarde, em 1970, Kay projetou um dispositivo, chamado por ele de "KiddiKomp", que era um computador portátil barato com uma tela deCRT a fim de avaliar a computação móvel.
Após escrever umatese sobreorientação a objetos gráfica e receber o título dePh.D. na Universidade de Utah, ele passou dois anos como pesquisador no Laboratório de Inteligência Artificial deStanford. Durante este período, Kay se envolveu, entre outras coisas, com projeto delinguagem de programação. Também, passou algum tempo ensinando.
Kay começou como consultor no centro de pesquisa dePalo Alto daXerox PARC, em setembro de1970, e passou a ser pesquisador da empresa em1971. Envolveu-se com o projeto da linguagem de programação Smalltalk durante 1971 e 1972 e passou a usar Smalltalk num contexto educacional. Crianças foram postas em contato com computadores e tiveram suas reações analisadas. Junto com os seus colegas da PARC (influenciado pelaspsicologias desenvolvimental e cognitiva deJean Piaget eJerome Bruner), Kay concluiu que as crianças aprendiam melhor através da progressão a partir de um envolvimento cinético, passando por imagens e configurações até chegar ao uso de representações abstratas e simbólicas. Foi esta pesquisa que motivo o uso intenso de gráficos e animações no desenvolvimento da linguagemSmalltalk. Algumas das crianças que tiveram contato com Smalltalk tornaram-se aptas a usá-lo e, destas, algumas chegaram a desenvolver sozinhas programas complicados.
O projeto Smalltalk foi influenciado pela analogia de Kay baseada em princípio biológicos e algébricos. Ela idealiza entidades individuais, ou células, que se comunicam entre si pela troca de mensagens. De certa forma, a linguagem Smalltalk pode ser considerada como a mãe das linguagens orientadas a objetos.
Enquanto liderava esse projeto na PARC, Kay contribuiu para o desenvolvimento daEthernet,impressora laser e o modelo de redecliente-servidor. Ainda envolvido com a computação portável, Kay continuou a defender o uso de um protótipo de laptop para crianças, o qual ele apelidou de "Dynabook". Infelizmente, naquela época, a tecnologia para criar o Dynabook ainda não existia. Em 1973, junto com Chuck Thacker criou o "interim Dynabook" chamado de Alto que foi considerado o primeiro computador pessoal moderno em rede.
Após dez anos na Xerox PARC, Kay tornou-se cientista chefe daAtari por três anos.
A partir de 1984 Kay associou-se aApple Computer até o fechamento da ATG (Advanced Technology Group), uma das divisões de pesquisa e desenvolvimento da empresa. Ele então associou-se aWalt Disney Imagineering. Após a Disney, ele fundou em 2001 oViewpoints Research Institute, uma organização sem fins lucrativos dedicada às crianças, ao aprendizado e ao desenvolvimento de software avançado.
Posteriormente, trabalhou com um time daApplied Minds e então tornou-se pesquisador daHewlett-Packard até que a empresa fechou o time de pesquisa em 2005.
Kay é também umtecladista eguitarrista. Ele possui um interesse especial por teclados como oórgão de tubos e guitarras antigas. Já foi um guitarrista dejazz erock and roll profissional. É casado comBonnie MacBird, uma escritora, atriz, artista e produtora de televisão, com quem compartilha o interesse pela música.