В 1950 году я вместе с Игорем Евгеньевичем Таммом стал одним из инициаторов работ по исследованию управляемой термоядерной реакции. Нами предложен принцип магнитной термоизоляции плазмы. Я предложил также в качестве ближайшей технической цели использование термоядерного реактора для производства делящихся ядерных материалов (ядерного горючего для атомных электростанций). Сейчас работы по управляемой термоядерной реакции получили очень большое развитие во всем мире. Наиболее близко к нашим первоначальным идеям приближается система "токамак", усиленно изучаемая в лабораториях многих стран. В 1952 году по моей инициативе начаты экспериментальные работы по созданию взрыво-магнитных генераторов (устройств, в которых энергия взрыва химической или ядерной реакции переходит в энергию магнитного поля). В 1964 году в ходе этих работ достигнуто рекордное магнитное поле — 25 млн. гаусс.
В 1953 году я был избран академиком Академии наук СССР.
В 1953-68 годах мои общественно-политические взгляды претерпели большую эволюцию. В частности, уже в 1953-62 годах участие в разработке термоядерного оружия, в подготовке и осуществлении термоядерных испытаний сопровождалось все более острым осознанием порожденных этим моральных проблем. С конца 50-х годов я стал выступать за прекращение или ограничение испытаний ядерного оружия. В 1961 году в связи с этим у меня возник конфликт с Хрущевым, в 1962 году — с министром среднего машиностроения Славским. Я был одним из инициаторов заключения Московского договора 1963 года о запрещении испытаний в трех средах (т.е. в атмосфере, в воде и в космосе). Начиная с 1964 года (когда я выступил по проблемам биологии) и особенно с 1967 года круг волновавших меня вопросов все более расширялся. В 1967 году я участвовал в Комитете по защите Байкала.
К 1966-67 годам относятся мои первые обращения в защиту репрессированных. К 1968 году возникла потребность в достаточно развернутом, открытом и откровенном выступлении. Так появилась статья "Размышления о прогрессе, мирном сосуществовании и интеллектуальной свободе". По существу это те же темы, которые через семь с половиной лет обозначены в названии Нобелевской лекции — "Мир, прогресс, права человека"; я считаю эти темы фундаментально важными и тесно связанными между собой. Это выступление стало поворотным во всей моей дальнейшей судьбе. Очень быстро оно стало широко известно во всем мире. В советской прессе "Размышления" долго замалчивались, потом о них стали упоминать весьма неодобрительно. Многие, даже сочувствующие, критики воспринимали мои мысли в этой работе как очень наивные, прожектерские. Сейчас, спустя тринадцать лет, мне все же кажется, что многие важные повороты мировой и даже советской политики лежат в русле этих мыслей.