Полемизируя с Г. Уэллсом в 1933 году в очерке "Огни социализма, или господин Уэллс во мгле" ("Вокруг света" № 1), Беляев писал о Днепрогэсе: "Вы слышите, знаменитый писатель, непревзойденный фантаст, пророк и провидец будущего, специалист по социальным утопиям? Фантастический город построен!.. Сравните его с вашими городами во мгле. Это не ваш уэллсовский город! Ваши утопические города останутся на страницах ваших увлекательных романов. Ваши "спящие" не "проснутся" никогда. Это — город "Кремлевского мечтателя". Вы проиграли игру!"
В 1931 году Беляев переезжает в Ленинград, где, несмотря на все ухудшающееся здоровье, продолжает работать. Одной из самых больших и серьезных проблем в это время стала для писателя проблема покорения космоса. Беляева, еще с детства мечтающего о полетах, не могла не увлечь идея проникновения в мировое пространство. Вселенная поражала его своею необычностью, грандиозностью и таинственностью. Он изучает труды К. Э. Циолковского, и новые, невиданные доселе горизонты открываются перед воображением писателя: полет на Луну, искусственные спутники, межпланетные путешествия, открытие ранее неизвестных миров во Вселенной. В те годы, когда многие ученые не верили смелым проектам Циолковского, опередившего на целые десятилетия свое время, Беляев, обладавший редким даром научного предвидения, сумел увидеть в них великое будущее. Писатель подхватывает самые смелые гипотезы ученого. Он развивает идею Циолковского о цельнометаллическом дирижабле и описывает увлекательное путешествие над Землей на дирижабле конструкции Циолковского. В 1934 году Циолковский прочитал в журнале "Вокруг света" роман Беляева "Воздушный корабль" и написал письмо в редакцию: "Рассказ... остроумно написан и достаточно научен для фантазии. Позволю себе изъявить удовольствие тов. Беляеву и почтенной редакции журнала". Циолковский просил также писателя прислать ему в Калугу роман "Прыжок в ничто" (1933), посвященный "межпланетным скитаниям", который он нигде не мог достать. В романе "Прыжок в ничто" Беляев описал путешествие на загадочную планету Венера. Он не только попытался представить и описать растительность и животный мир этой планеты, но сумел передать состояние человека, попавшего в космос. Он описал устройство ракеты, полет в безвоздушном пространстве, картины Земли, увиденной из космоса. Беляев послал свой роман на суд Циолковского, объясняя, что он опирался на его работы. Между писателем и ученым завязалась переписка.
Готовя в 1935 году второе издание романа, посвященного Циолковскому, Беляев учел замечания и поправки, сделанные ученым. Циолковский написал к нему предисловие: "...из всех известных мне рассказов, оригинальных и переводных, на тему о межпланетных сообщениях роман А. Р. Беляева мне кажется наиболее содержательным и научным. Конечно, возможно лучшее, но, однако, пока его нет. Поэтому я сердечно и искренне приветствую появление второго издания, которое, несомненно, будет способствовать распространению в массах интереса к заатмосферным полетам. Вероятно, их ожидает великое будущее". "Ваш теплый отзыв о моем романе, — отвечал писатель, — придает мне силы в нелегкой борьбе за создание научно-фантастических произведений".
Задумав в 1935 году новый роман "Вторая Луна", Беляев поделился своим замыслом с уже тяжело больным Циолковским. В память Константина Эдуардовича Циолковского писатель назвал свой роман "Звездой КЭЦ". В нем рассказывается о ракете — спутнике Земли, о межпланетной станции, которая будет служить научной лабораторией в космосе, опередив реальные события на несколько десятков лет. Беляев описывает и полет на Луну — яркую, красочную, а отнюдь не мертвую. "Наша техника будущего, — отмечал писатель, — является лишь частью социального будущего... социальная часть советских научно-фантастических произведений должна иметь такое же научное основание, как и часть научно-техническая". В 1934 году Беляев встретился в Ленинграде со своим любимым писателем Гербертом Уэллсом. Высоко оценив романы "Голова профессора Доуэля" и "Человек-амфибия", Уэллс отметил их отличие от книг западных писателей. С горечью он сказал: "В современной научно-фантастической литературе на Западе невероятно много фантастики и столь же невероятно мало науки".
В произведениях Беляева нет выдумки ради выдумки, приключения ради самого приключения. В занимательной форме он учил читателя честности и смелости, принципиальности и гуманности, доброте и высокой нравственности. Учил великому служению людям. Беляев писал в различных жанрах приключенческой литературы — от волшебного рассказа-сказки до романа-памфлета. "Создадим советскую научную фантастику!" — призывал он. Писатель создал оригинальные по форме и содержанию произведения этого жанра. Иногда свои смелые гипотезы он воплощал в виде коротких полунаучных-полуфантастических новелл, проникнутых живым юмором и шуткой. Эти рассказы построены на фантастических предположениях: что было бы, если бы исчезли все бактерии, или что было бы, если бы замедлилась скорость света ("Светопреставление")? Все люди стали бы видеть только то, что произошло несколько минут назад. Все жили бы в странной обстановке, где ходят люди-призраки. Рассказ "Над бездной" повествует о том, что было бы, если бы исчезла сила тяжести и "пропал бы вес". Эти рассказы отличаются динамичностью сюжета, занимательностью, но в то же время герои их действуют не в волшебном мире, а в реальной действительности. Так, в рассказе "Светопреставление" в создавшейся сложной обстановке началась острая борьба за обладание важным политическим документом. Неуемная фантазия писателя рождала все новые и новые произведения, заставляя читателя задуматься над важнейшими научными и социальными проблемами. Беляев сумел соединить науку и жизнь, настоящее и будущее, фантастику и реальность. Он не только обладал поразительной эрудицией в разных областях знаний, но и особым умением видеть жизнь. Даже самые обычные явления под его пером становились удивительными и значительными.
Произведения Беляева написаны живо и увлекательно пером настоящего мастера. Острый сюжет, динамика повествования свойственны его рассказам и повестям. Но даже типично приключенческие повести, такие, как "Остров Погибших Кораблей" или "Последний человек из Атлантиды", кроме занимательной канвы, несут в себе богатый познавательный материал (история "таинственной Атлантиды", грандиозное кладбище кораблей всех времен и народов в Саргассовом море и т.д.). "Научную фантастику нельзя превратить в скучную научно-популярную книжку, в научно-литературный недоносок", — писал он.
Последние годы жизни Беляев провел под Ленинградом, в Детском Селе (ныне г. Пушкин). Тяжело больной, он находил в себе силы работать, печататься в газетах, встречаться с друзьями, читателями, пионерами. Обаятельный человек, с широким кругом интересов, неиссякаемым оптимизмом, необычайной добротой и чувством юмора, писатель привлекал к себе людей и прежде всего молодежь. Великая Отечественная война застала Беляева неизлечимо больным. Незадолго до смерти, 26 июня 1941 года, он публикует в газете статью, клеймящую позором фашистских варваров. "Наша армия докажет врагу, что рабочие и крестьяне, из которых она состоит, умеют не только строить заводы и фабрики, но и разрушать "фабрики войны". А. Р. Беляев умер 6 января 1942 года от голода в оккупированном фашистами Пушкине, твердо веря в победу своего народа.
Писатель создал произведения, которые будут жить еще многие годы, покоряя смелой фантазией, мастерством, романтикой открытий и подлинным гуманизмом. Недаром фашисты многих стран сжигали книги Беляева. Франкистская цензура в Испании запретила его произведения. В наши дни книги Александра Романовича Беляева заслуженно заняли место в ряду лучших произведений мировой литературы.