Чрезвычайно большой интерес у читателей вызвала публикация романа «Туманность Андромеды» (1957). Произведение было сразу переведено во многих странах. Внимание к нему привлекли смелость замысла, философская глубина, масштабность охвата явлений.
«Мой роман полемизирует с некоторыми вещами Уэллса, особенно с его „Машиной времени", где нарисована пессимистическая картина „затухания" и обмельчания человечества», — вспоминал позднее И. Ефремов. Неизмеримо далек от медленного угасания переставших быть людьми существ, изображенных английским писателем, прекрасный, полный кипучей жизни мир, возникающий на страницах «Туманности Андромеды». Это Земля далекого будущего — XXX в., когда народы и расы стали единой и дружной семьей, а многие планеты Вселенной связаны между собой союзом разума и взаимопомощи — Великим Кольцом — системой передачи на сверхдальние расстояния изображений и звуков. Познания людей, круг их интересов безмерно расширились, никто не мыслит счастья без творческого труда, а высокое развитие науки и техники предоставляет для этого неисчерпаемые возможности. С детства развиваются все способности человека, каждый овладевает многими профессиями. Дар Ветер, заведующий земными станциями Великого Кольца, — физик, астроном, инженер, археолог. Биолог Чара Нанди — талантливая певица и танцовщица. Выдающийся физик Мвен Мас занимается также психологическими исследованиями.
И. Ефремов показывает, что в жизни людей будущего есть свои трудности и противоречия. Старые конфликты отмирают, но появляются другие — в столкновении людей с природой, в научном поиске, художественном творчестве. По-новому и разрешаются эти конфликты. Раскрывая их суть, писатель стремился проникнуть во взаимосвязи и взаимодействие сложных явлений жизни. Так, эксперимент молодых физиков Мвена Маса и Рена Боза, ищущих способ мгновенно преодолевать огромные космические пространства, имел трагические последствия, тем не менее привел к важным для человечества открытиям. Академия Горя и Радости, выступающая высшим арбитром в таких случаях, описывается Ефремовым как необходимый институт общества будущего.
Роман проникнут духом исканий, непрерывного движения вперед. Символичен его эпилог: звездолет улетает с Земли в экспедицию к еще не достигнутым далям Вселенной, к новым открытиям и подвигам. И в этот час станция Великого Кольца впервые принимает сообщение из другой галактики. «…С нами говорит туманность Андромеды… с расстояния в полтора миллиона световых лет», — вот знаменательное событие, которым завершается роман.
К «Туманности Андромеды» примыкает повесть «Сердце Змеи» (1959), проникнутая идеями мира и дружбы. Писатель показал в ней встречу в просторах Космоса двух звездолетов. Один из них — с Земли, другой — с неизвестной планеты. Условия жизни на ней и на Земле взаимоисключающие. Однако жители несовместимых миров находят способ для общения. Читатель узнает, как братья по разуму сумели рассказать друг другу о себе и своих планетах.
Элементы фантастики присутствуют и в ряде других произведений И. Ефремова, построенных на исторических гипотезах. Дилогия «Великая Дуга» (другое заглавие — «На краю Ойкумены») состоит из повестей «На краю Ойкумены» (1949) и «Путешествие Баурджеда» (1953). Началом ее следует считать «Путешествие Баурджеда», где действие происходит четыре тысячи лет назад, когда фараон послал экспедицию, возглавленную египтянином Баурджедом, искать за морями богатую и счастливую страну Пунт. Действие второй части — «На краю Ойкумены» — происходит многие века спустя. Герой ее, молодой скульптор грек Пандион, стремясь увидеть весь населенный мир Ойкумены, отправляется путешествовать. Несчастный случай делает его рабом в Египте. Здесь в руки Пандиона попадает прекрасный голубовато-зеленый камень, когда-то вывезенный Баурджедом из чудесной страны юга. На этом камне молодой скульптор вырезает одно из лучших своих произведений, прославляя любовь и дружбу. Писатель показывает в дилогии, как стремление к познанию, поиски совершенства помогают людям преодолевать трудности и препятствия.
Оригинальную гипотезу хода событий в сложный период истории культуры — эллинизма — высказывает И. Ефремов в романе «Таис Афинская» (1972), где создан образ знаменитой гречанки, жившей на рубеже IV–III вв. до н. э. Необычность произведения не только в гипотетическом освещении исторических событий, но и в своеобразном художественном воплощении поиска идеала прекрасного, совершенного человека.