Від 1926 року співпрацював з Інститутом літератури імені Тараса Шевченка АН УРСР. 1937 року Білецькому надано — без захисту дисертації, за сукупністю праць — учений ступінь доктора філологічних наук. 1939 року його обрано академіком АН УРСР, 1946 року — членом-кореспондентом АН СРСР, 1958 року — дійсним її членом. У 1939–1941 роках і від 1944 року до кінця життя — директор Інституту літератури імені Тараса Шевченка АН УРСР, очолював комітет українських славістів.