A háborúból visszatérve Clarke végre folytathatta felsőfokú tanulmányait, miután ösztöndíjat kapott a londoni King’s College-ra. Ez idő alatt újra kapcsolatba került a Brit Bolygóközi Társasággal is (amelynek több évig elnöke volt), és folytatta irodalmi törekvéseit. 1948-ban kitüntetéssel diplomázott matematikából és fizikából, és a tudós és az író közötti határvonalon lavírozva gyorsan nekilátott, hogy nevet szerezzen magának.
Amíg a Science Abstracts magazin segédszerkesztőjeként dolgozott, Clarke kiadta a Interplanetary Flight (1950) című tényirodalmi könyvet, amelyben az űrutazás lehetőségeit taglalta. 1951-ben jelent meg első egész estés regénye, a Prelude to Space, amelyet két évvel később a Against the Fall of Night és a Childhood’s End című sci-fi művek követtek (ez utóbbi volt Clarke első igazi sikere, és végül egy 2015-ös televíziós minisorozat is készült belőle). Első Hugo-díját 1956-ban nyerte el A csillag című novellájáért.”
Clarke írásaival regényíróként is megbecsülést szerzett, és forradalmi gondolkodóként is ismertté vált. A tudományos közösség tagjai gyakran konzultáltak vele, amerikai tudósokkal együtt dolgozott űrhajók tervezésében, és segített a meteorológiai célú műholdak fejlesztésében.
Kora művek
Minden földönkívüli tevékenysége közepette, az 1950-es évek közepén Clarke érdeklődni kezdett a tenger alatti világok iránt. 1956-ban Sri Lankára költözött, először a tengerparti Unawatuna városában telepedett le, majd később Colombóba költözött. Clarke élete hátralévő részében Srí Lankán élt, és képzett búvár lett, fényképezte a regionális zátonyokat, sőt egy ősi templom víz alatti romjait is felfedezte. Búvárélményeit olyan művekben dokumentálta, mint a The Coast of Coral (1956) és a The Reefs of Taprobane (1957). Szakértelmét arra is felhasználta, hogy elindítsa az Underwater Safaris turisztikai vállalkozást.
Clarke sorsa azonban továbbra is erősen kötődött az űrhöz. Miután gyermekbénulásban szenvedett, ami korlátozta a mozgásképességét, figyelme ismét a csillagok felé fordult. Az 1960-as években Clarke néhány legfontosabb projektjét látta megvalósulni. 1962-ben kiadta a Profiles of the Future (A jövő profiljai) című könyvet, amelyben előrejelzéseket tett a 2100-ig tartó találmányokról, 1963-ban pedig a Franklin Intézet Ballantine-díjjal tüntette ki a műholdas technológiához való hozzájárulásáért. Ezt a megtiszteltetést a következő évben még inkább aláhúzták, amikor a Syncom 3 műhold a japán nyári olimpiát közvetítette az Egyesült Államokba.
“2001: Egy űrodüsszeia” és más könyvek
Clarke egyre növekvő hírneve, mint az űr dolgainak szakértője, vezetett ahhoz az együttműködéshez, amelyről talán a legjobban ismert. 1964-ben Stanley Kubrick rendezővel Clarke elkezdett dolgozni “Az őrszem” című 1951-es novellájának forgatókönyv-adaptációján. Ebből született meg az 1968-ban Kubrick rendezésében a 2001: Űrodüsszeia című klasszikus film, amelyet széles körben a valaha készült legjobb filmek között tartanak számon. Clarke és Kubrick Oscar-díjra jelölték a forgatókönyvért, és a történetből még ugyanabban az évben megjelent regényt is közösen dolgoztak ki. Clarke később az irodalmi folytatásokat 2010: Odyssey Two (1982-ben jelent meg, és 1984-ben filmre is vitték), 2061: Odyssey Three (1987) és 3001: The Final Odyssey (1997).