Едва оправившись от болезни, Беляев начинает работать над первым своим романом — «Голова профессора Доуэля». Он понимает, что его книга будет фантастической. В то же время он чувствует, что она не будет похожей на фантастику его любимых писателей — Жюля Верна и Уэллса. Как ни громаден был талант этих людей, они не могли помочь Беляеву в то время, когда он мучительно искал свой путь. Фантастика Жюля Верна была научной, технической, фантастика Уэллса — по преимуществу социальной. А Беляев шел к роману-мечте, роману-сказке.
Главным героем, конечно, должен был быть сам Доуэль, профессор, совершивший фантастическое открытие, научившийся поддерживать жизнь отделенной от тела человеческой головы. Доуэль, конечно, из плеяды мечтателей — он хочет, чтобы его открытие осчастливило людей, уничтожило страх перед бессмысленной смертью. Доуэль должен быть открытым и честным, доверчивым и волевым. Рядом с ним он поставит его ученика, профессора Керна. Керн — это воплощение зла. препятствующего мечте осуществиться. Это хитрый и коварный враг, обманувший Доуэля, укравший его открытие. В своем стремлении к власти, к славе, к деньгам Керн дойдет до самого ужасного — убьет Доуэля, чтобы потом вымогать у оживленной головы своего учителя все новые и новые открытия. Все мысли, все страдания «головы без тела» Беляев воспроизвел так, как только он их знает — потрясающе-правдивыми и в то же время фантастически-непривычными. Но Керн не может, не должен победить. Победить должно добро, а не зло, правда, а не ложь. Итак, через тысячи препятствий, наперекор злой воле Керна, ценой жизни самого Доуэля его открытие должно пробиться к людям.
Рассказ был закончен в 1925 году и в том же году напечатан в журнале «Всемирный следопыт». Беляева ждал невиданный успех. Читатели единогласно называли его рассказ лучшим из всего, что было напечатано в журнале. Непривычный фантастический замысел, напряженный, полный опасностей и неожиданностей сюжет, глубоко драматичный образ профессора Доуэля, страстная ненависть к злу и убежденность в торжестве правды — все это потрясало и захватывало воображение.
К Беляеву пришла уверенность, что он нашел что-то очень важное для людей. Он начал понимать, что такие книги очень нужны, потому что затрагивают самые глубокие, сокровенные струны человеческого воображения, помогают людям в реальной жизни преодолевать трудности, бороться со злой, становиться лучше.
И вместе с тем пришла первая творческая неудовлетворенность. Лучше, чем другие, он видел, как много потерял, торопясь передать людям волновавшие его мысли и чувства. В своей книге он угадывал только слабые контуры всего передуманного. Больше всего его волновала оставшаяся невысказанной сложность того узла событий, которые должны были завязаться вокруг фантастической научной проблемы книги. События как будто развивались сами по себе, а научная проблема оставалась в стороне от них, волнующая, загадочная и нераскрытая. Эти две линии — научно-фантастическая и приключенческая — шли как бы порознь, сосуществовали, не сливаясь. Беляев окунулся в поиски.
Не зная еще, как полнее раскрыть волнующие его мысли, Беляев начинает писать небольшие рассказы, словно дробя по частям единую, большую тему. Мысль о бессмертии человеческого духа, о необходимости искать новые и новые пути для биологического «улучшения» человека, для расширения его физических и духовных возможностей — все это, так неясно еще выраженное в первом рассказе, постепенно все отчетливее звучит в творчестве Беляева этих лет.
В полушутливом рассказе «Идеофон» (1926 год) впервые появляется замысел аппарата для чтения мыслей. В том же году Беляев публикует рассказ «Ни жизнь, ни смерть». Наперекор тогдашней науке он выдвигает идею глубокого охлаждения человеческого организма с целью погружения в анабиоз. Находясь в анабиозе, герои рассказа становятся практически бессмертными. Но уже в самом названии рассказа Беляев выразил свое личное отношение к такой перспективе.
Потом появляется его любимый герой — доктор Вагнер. Цикл рассказов о нем тянется до 1935 года. Доктору Вагнеру Беляев доверяет высказывать в шутливой форме самые невероятные свои замыслы. Вагнер — это веселая маска самого Беляева. Посмеиваясь, он излагает самые «крамольные» с научной точки зрения мысли. Доктор Вагнер — это «человек, который не спит», он окончательно победил усталость, он научился мыслить обеими половинками мозга раздельно, каждым глазом смотреть в отдельную книгу, писать двумя руками сразу. Доктор Вагнер придумал пружинные скакалки и «ковер-самолет», чтобы человек мог взвиться в воздух, изобрел прибор для высокочастотного нагрева человеческого тела, чтобы люди могли в трусиках и босиком прогуливаться в Арктике и спать в снегу.