Sodasta palattuaan Clarke pääsi vihdoin jatkamaan korkeakouluopintojaan saatuaan stipendin Lontoon King’s Collegeen. Tänä aikana hän otti myös uudelleen yhteyttä British Interplanetary Societyyn (jonka puheenjohtajana hän toimi useita vuosia) ja jatkoi kirjallisia pyrkimyksiään. Hän valmistui vuonna 1948 matematiikan ja fysiikan opinnoista kiitettävin arvosanoin, ja tiedemiehen ja kirjailijan rajapyykillä liikkuen hän ryhtyi nopeasti luomaan nimeä itselleen.
Työskennellessään Science Abstracts -lehden apulaistoimittajana Clarke julkaisi tietokirjan Interplanetary Flight (1950), jossa hän käsitteli avaruusmatkailun mahdollisuuksia. Vuonna 1951 julkaistiin hänen ensimmäinen kokopitkä romaaninsa Prelude to Space, jota seurasivat kaksi vuotta myöhemmin scifi-teokset Against the Fall of Night ja Childhood’s End (jälkimmäinen oli Clarken ensimmäinen todellinen menestys ja siitä tehtiin lopulta vuonna 2015 tv-minisarja). Hän voitti ensimmäisen Hugo-palkintonsa vuonna 1956 novellillaan ”The Star.”
Clarke saavutti kirjoituksillaan arvostusta romaanikirjailijana ja tuli tunnetuksi vallankumouksellisena ajattelijana. Tiedeyhteisön jäsenet kuulivat häntä usein, ja hän työskenteli amerikkalaisten tiedemiesten kanssa auttaakseen avaruusalusten suunnittelussa ja avustamalla meteorologisiin sovelluksiin tarkoitettujen satelliittien kehittämisessä.
Varhaiset teokset
Kaiken maan ulkopuolisen toimintansa keskellä Clarke alkoi 1950-luvun puolivälissä kiinnostua merenalaisista maailmoista. Vuonna 1956 hän muutti Sri Lankaan, asettui ensin Unawatunan rannikkokaupunkiin ja muutti myöhemmin Colomboon. Clarke asui Sri Lankassa loppuelämänsä ja hänestä tuli taitava sukeltaja, joka kuvasi alueen riuttoja ja löysi jopa muinaisen temppelin vedenalaiset rauniot. Hän dokumentoi sukelluskokemuksensa muun muassa teoksiin The Coast of Coral (1956) ja The Reefs of Taprobane (1957). Hän käytti asiantuntemustaan myös Underwater Safaris -matkailuyrityksen perustamiseen.
Clarken kohtalo oli kuitenkin edelleen vahvasti sidoksissa avaruuteen. Sairastuttuaan polioon, joka rajoitti hänen liikuntakykyään, hän käänsi huomionsa takaisin tähtiin. 1960-luvulla Clarke näki joidenkin tärkeimpien hankkeidensa toteutuvan. Vuonna 1962 hän julkaisi teoksen Profiles of the Future, jossa hän teki ennusteita keksinnöistä vuoteen 2100 asti, ja vuonna 1963 Franklin-instituutti myönsi hänelle Ballantine-palkinnon hänen panoksestaan satelliittiteknologiaan. Tämä kunnianosoitus korostui seuraavana vuonna, kun Syncom 3 -satelliitti lähetti Japanin kesäolympialaiset Yhdysvaltoihin.
”2001: Avaruusodysseia” ja muita kirjoja
Clarken kasvava maine avaruusalan asiantuntijana johti yhteistyöhön, josta hänet tunnetaan ehkä parhaiten. Vuonna 1964 Clarke ryhtyi ohjaaja Stanley Kubrickin kanssa työstämään käsikirjoitussovitusta vuonna 1951 kirjoittamastaan novellista ”The Sentinel”. Siitä kehkeytyi vuonna 1968 Kubrickin ohjaama klassikkoelokuva 2001: Avaruusodysseia, jota pidetään yleisesti yhtenä kaikkien aikojen parhaista elokuvista. Clarke ja Kubrick saivat käsikirjoituksestaan Oscar-ehdokkuuden ja kehittivät tarinaa yhteistyössä myös samana vuonna julkaistuksi romaaniksi. Clarke jatkoi myöhemmin kirjallisilla jatko-osilla 2010: Odyssey Two (julkaistu vuonna 1982 ja sovitettu elokuvaksi vuonna 1984), 2061: Odyssey Three (1987) ja 3001: The Final Odyssey (1997).