20-е гг. стали временем наивысшего подъема в творчестве Филонова. Он создает много значительных работ, посвященных Гражданской войне, революции, петроградскому пролетариату. Среди них – картины «Октябрь» (1921 г.), «Петроградская ночь» (1922 г.), «Живая голова» (1923 г.), «Февральская революция» (1924 – 1925 гг.), «Голод», «Человек в мире» (обе в 1925 г.), «Мать и дитя», «Тайная вечеря», «Нарвские ворота» (все в 1929 г.), «Рабочий в кепке» (1930-е гг.) и др. Но основу творчества художника составляют многочисленные композиции, называемые им «формулами». В них представлено все – люди, события, явления: «Формула петроградского пролетариата» (1920 – 1921 гг.), «Формула комсомольца» (1924 г.), «Формула буржуазии» (1924 – 1925 гг.), «Формула империализма» (1925 г.), «Формула весны» (1927 – 1929 гг.), «Формула вселенной» (1920 – 1928 гг.). Эти названия были не случайными. Ведь формула, как известно, содержит максимум обобщения, закономерностей. Это тот путь, по которому художник предлагал следовать зрителю, его воображению и интеллекту. Еще одним типичным филоновским сюжетом было изображение голов, которое, по замыслу автора, призвано передать все богатство знаний, точек зрения, всю сложность мироощущения современного человека.
Картины Филонова неоднозначны, трудны для понимания. Особую загадку представляет собой его последнее произведение – полотно «Лики», написанное им незадолго до смерти. Но сквозь паутину фигуративности в работах художника довольно отчетливо проступают образы и темы, являвшиеся для него главными: извечная борьба добра и зла, страдания людей и животных, втиснутых в каменные мешки городов, серая будничность, полная тоски, напряженности, чреватая эмоциональными взрывами. Его произведения были глубоко социальны, насыщены явным или скрытым драматизмом, который подчеркивался нередко мрачным колоритом, пронзительным сочетанием холодного синего цвета с красным, являвшимся основным для художника. Это цвета человеческой пуповины, но они же и цвета смерти.
Творческую и исследовательскую деятельность Филонов сочетал с педагогической. Отклонив предложение правления Академии художеств занять в ней место профессора, поскольку считал систему преподавания в ней неправильной, он в 1923 г. разработал «Устав Института исследования искусства», стал одним из инициаторов создания Института художественной культуры и руководил в нем отделом общей идеологии. В том же году он опубликовал «Декларацию Мирового расцвета», на основе которой в 1925 – 1927 гг. сформировал коллектив своих учеников и последователей под названием «мастера аналитического искусства» («Школа Филонова») .