Nel 1953, dopo la caduta di Trofim D. Lysenko (1898-1976), presidente dell'Accademia delle Scienze Agrarie in Unione Sovietica, ricominciò a pubblicare romanzi di fantascienza e scrivere saggi ed articoli scientifici. Nel 1955 scrisse "La nube di Magellano" ("Obłok Magellana"), ove parla della vita di astronauti a bordo di una gigantesca astronave. Seguirono "Pianeta Eden" (1959), che introduce il tema dell'incomunicabilità tra intelligenze aliene, e "Ritorno dall'Universo" ("Powrót z gwiazd", 1961), e il suo romanzo più celebre "Solaris" (1961), il culmine dell'originalità letteraria di Lem; nel 1972 il regista russo Andrej Arsen'evič Tarkovskij ne trasse ispirazione e realizzò un film omonimo, premiato a Cannes, che portò alla popolarità Stanislaw Lem in Europa e in tutto l'occidente.