Произведения Беляева — это фантастические истории, поражающие смелостью воображения. В них действуют сильные, мужественные, честные люди, одержимые мечтой, которую они претворяют в жизнь. Книги писателя захватывают романтикой и раскрывающимися в них невиданными возможностями человеческого разума.
Беляев начинает свое творчество с коротких рассказов. Важнейшим открытиям в области техники и медицины посвятил писатель серию фантастических рассказов об изобретениях профессора Вагнера. Это полушутливые новеллы-сказки, герой которых наделен волшебной властью над природой. Доктор Вагнер — необыкновенный человек, победивший усталость, научившийся смотреть каждым глазом отдельно, писать двумя руками сразу, проходить сквозь стены («Гость из книжного шкафа», «Ковер-самолет», «Хойти-Тойти», «Человек, который не спит»). И вся деятельность Вагнера всегда направлена только на благо людям.
Специфическая особенность фантастики Беляева в том, что она не беспочвенна, не построена на чистой выдумке, а всегда опирается на научную основу. При этом писатель обладал редким даром предвидения. Внимательно следя за развитием молодой советской науки и техники, он умел схватить то, что только смутно угадывалось. Силой своей фантазии он рисовал будущее, предвидел возможность новых открытий, новых достижений. Недаром Беляева часто называют «советским Жюлем Верном». Писателей роднит энциклопедическая разносторонность знаний и прозорливое предвидение. Успехи в области биологии, физики, кибернетики, медицины, завоевание космоса сделали многие мечты Беляева реальностью. Можно лишь удивляться тому, что еще в 20—30-е годы, на заре зарождения советской науки, он писал об освоении человеком космоса и огромных просторов океанских глубин, о сверхскоростных самолетах и о пересадке живых органов человека.
В 1925 году Беляев создает научно-фантастический рассказ «Голова профессора Доуэля» (переработанный в 1937 году в роман), принесший писателю известность. Произведение было посвящено проблеме оживления органов, отделенных от человеческого тела, — проблеме, которая тогда считалась поистине фантастической и стала реальной в медицине лишь много лет спустя. В то время мысль об оживлении мозга, отделенного от тела, казалась невозможной. Однако произведение привлекло к себе внимание ученых, вызвало ожесточенные споры, и Беляев с удовлетворением писал: «Привлечь внимание к большой проблеме — это важнее, чем сообщить ворох готовых научных сведений. Толкнуть же на самостоятельную научную работу — это лучшее и большее, что может сделать научно-фантастическое произведение» («О Моих работах»). В наши дни созданы искусственные легкие, почки, проводятся сложные операции по пересадке сердца, возникла новая отрасль науки — микрохирургия, осуществляющая сшивание сосудов, и тем самым оказалось возможным приживление отторгнутых пальцев, рук, ног. Идет дискуссия о пересадке мозга. Известный хирург академик Н. М. Амосов поставил кибернетику на службу хирургии. Романтика мечты превратилась в романтику великих свершений. Беляев предвидел и те моральные и глубоко социальные проблемы, которые неизбежно возникнут в связи с опытами по пересадке органов одного человека другому, как бы заблаговременно поставив их на обсуждение общественности. В основе романа лежала оптимистическая идея — идея бессмертия человеческого разума.
Писатель мечтал найти пути для биологического «улучшения» человека, расширить его физические возможности. В одном из самых известных романов, «Человек-амфибия» (1928), Беляев рассказывает об ученом Сальвадоре, который пересадил жабры акулы своему приемному сыну, получившему таким образом возможность жить под водой. На вопрос, как пришла ему в голову мысль создать человека-рыбу и какие цели он преследовал, Сальвадор отвечает: «Мысль все та же — человек несовершенен. Получив в процессе эволюционного развития большие преимущества по сравнению со своими животными предками, человек вместе с тем потерял многое из того, что имел на низших стадиях животного развития. Так, жизнь в воде дала бы человеку огромные преимущества». Приход человека в океан несет с собой массу интереснейших открытий. Перед человеком открываются грандиозные перспективы в освоении подводного мира. И если мальчик-амфибия и летающий мальчик («Ариэль») — лишь смелая гипотеза Беляева, то бесспорным является гуманистическая идея могущества человека, лежащая в основе этих произведений.
Писатель мечтал все достижения науки подчинить запросам людей. Его интересовало все, что было связано с покорением природы: искусственное дождевание («ВЦБИД», 1930) и города-спутники («Зеленая симфония», 1930), проблемы микроорганизмов в воздухе («Нетленный мир», 1930) и использование энергии ветра («Воздушный змей». 1931), добывание воды в пустыне («Солнечные лошади», 1931) и проблемы торфоразработок («Чертово болото», 1931). Беляев писал о силе и скорости ветра, развитии планеризма, о двигателях, работающих на внутриатомной энергии, о применении химии в сельском хозяйстве и цельнометаллических дирижаблях. Не случайно создал писатель и ряд очерков о великих русских ученых — Ломоносове, Менделееве, Павлове, Циолковском. Особое внимание Беляева привлекала тема покорения морских глубин. При умелом использовании необъятные водные просторы принесут народному хозяйству огромные богатства. В романе «Подводные земледельцы» (1930) описывается совхоз под водой, где выращиваются водоросли. Морские плантации давали продукты питания и ценнейшее техническое сырье. Не получеловек-полурыба Ихтиандр, а обычные люди, комсомольцы-изобретатели живут в светлом, уютном домике под водой и занимаются не сказочной, а обычной работой, хотя и в причудливой обстановке. В романе «Чудесное око» (1935) рассказывается о первых попытках спуска под воду телекамеры, при помощи которой можно находить затонувшие корабли, обнаруживать целые косяки рыб, изучать морское дно и его обитателей. Сейчас, когда на службе ученых имеются мощные локаторы, специальные батискафы, оснащенные новейшей техникой (камерами цветного телевидения, фотоаппаратурой), смелая мечта Беляева стала захватывающей явью.
В 1922 году в Россию приехал любимый писатель Беляева Герберт Уэллс. «Что притягивало его в Россию? — спрашивал Беляев. — Эксперимент! Великий эксперимент перестройки мира, старой цивилизации, культуры, создания нового общественного строя. Эта дерзкая попытка осуществить в жизнь то, что веками было предметом утопий». Но, увидев голод, разоренные войной города, походив по затемненным улицам с «искалеченными домами», знаменитый фантаст, дерзкий мечтатель Уэллс не поверил в грандиозные планы построения социалистического общества, в том числе в ленинский план электрификации России. «…Кто будет строить? Где взять специалистов, средства?» Уехав на родину, он пишет книгу «Россия во мгле». Когда усилиями народа был построен Днепрогэс, Беляев, гордый успехами своей Родины, написал очерк «Огни социализма, или Господин Уэллс во мгле» («Вокруг света», 1933, № 5 12), полемически заостренный против книги Уэллса. «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!»
Твердо веря в могущество человека, вооруженного научными знаниями, Беляев в то же время понимал, к каким последствиям могут привести эти знания, употребленные во зло. Поэтому творчество писателя пронизывала важнейшая мысль: научные достижения не должны быть применены во вред человечеству. В рассказах и повестях, очерках и статьях Беляева содержался призыв уберечь мир от тех страшных последствий, к которым приведет использование науки в целях обогащения и захвата власти. Он показывает, как в буржуазном мире любые достижения науки, попав в руки хищников, используются в корыстных целях. Ихтиандр стал жертвой алчных людей, стремившихся разбогатеть на его способности жить под водой. Он мог доставать со дна моря жемчуг, затонувшие драгоценности. На Ихтиандра началась настоящая охота. Профессор Сальвадор гневно бросает в лицо своим судьям слова правды: «…Я опасался, что мое изобретение в условиях нашего общественного строя принесет больше вреда, чем пользы. Вокруг Ихтиандра уже завязалась борьба… Ихтиандра отняли бы, чего доброго, генералы и адмиралы, чтобы заставить человека-амфибию топить военные корабли. Нет, я не мог Ихтиандра и «ихтиандров» сделать общим достоянием в стране, где борьба и алчность обращают высочайшие открытия во зло, увеличивая сумму человеческого страдания». В романе «Ариэль» летающего мальчика также стараются использовать в своих корыстных целях, на сей раз представители религиозных обществ. Но погоня за наживой в. деле науки неминуемо приводит к полному краху. Терпит поражение человеконенавистник Штирнер из романа «Властелин мира», мечтавший поработить мир. Ждет бесславный конец героя романа «Продавец воздуха», гангстера от науки, наметившего чудовищный план — лишить землю атмосферы, продавая марсианам земной воздух, гибнет врач-преступник Керн («Голова профессора Доуэля») и гангстер-бизнесмен Додд («Золотая гора»).