Следующим в ряду его успехов был НФ-детектив. «Космические течения», проданные в «Doubleday», печатались «с продолжением» в «Astounding», и Хорас Голд, редактор «Galaxy», тоже захотел напечатать что-нибудь азимовское «с продолжением». Он предложил написать роман о роботах. Азимов возразил, что он писал о роботах только рассказы. Голд предложил написать о перенаселенном мире, где роботы выполняют всю работу за людей. Азимов посчитал эту картину подавляющей. Голд, зная слабость Азимова к детективам, предложил использовать такую картину мира как декорации, на фоне которых человек и робот распутывают убийство.
Роман «The Caves of Steel» («Стальные пещеры»), вышедший в 1954 году, стал одним из лучших романов Азимова. Исследователь детективной литературы А. Э. Мерч в своей книге «The Development of the Detective Novel» («Развитие детективного романа», 1958) писал:
«Лишь два автора добились заметного успеха в соединении научной фантастики с детективом: Фредерик Браун (который, собственно, и начинал как автор детективов — Прим. ред.) и Айзек Азимов. Их работы привлекли внимание читателей на обеих берегах Атлантики и вполне могут породить настоящую моду на подобное смешение жанров».
К концу 1954 года Азимову было уже 34. Он был в зените своей писательской карьеры, опубликовав «Я, Робот», «Основание», «Камешек в небе», «Звезды как пыль», «Космические течения» и «Стальные пещеры».
Но истинное будущее его карьеры открыла «The Chemicals of Life» («Химия Жизни»), научно-популярная книга для подростков. К собственному изумлению, он обнаружил, что писать документальные и популяризаторские книги легче, чем художественную литературу. Это был не первый его опыт такого рода — начав преподавать в Бостонском Университете, он принялся вместе с докторами Уильямом Бойдом и Бернхэмом Уолкером писать учебник «Biochemistry and Human Metabolism» («Биохимия и метаболизм человека»), вышедший в 1952 году. Азимов считал эту книгу неудачной.
«Химию жизни» он, напротив, считал большим успехом. У популяризаторской публицистики были более широкие возможности публикации — в том числе и в НФ-журналах. Азимов предложил в «Astounding» небольшую статью «Hemoglobin and the Universe» («Гемоглобин и Вселенная») и Кэмпбелл ее купил. Азимов был невероятно доволен. Он мог уклониться от необходимости писать в профессиональные научные журналы и получил возможность работать для подростковой аудитории.
«Однажды придя домой, я признался себе в том, что мне нравится писать публицистику… Не просто со знанием дела, не просто для заработка — но гораздо более того: с удовольствием…»
Продолжали появляться в печати его рассказы (в 1956 году их было особенно много), подростковые романы «Поля Френча». Вышел роман «The Naked Sun» («Обнаженное солнце») — продолжение «Стальных пещер». Кроме того, он попробовал писать детективы, а «Doubleday» сочла выгодным издать несколько сборников его ранних рассказов. Но Азимов все больше и больше времени посвящал научно-популярным статьям и книгам. Доход от его публикаций существенно превосходил жалование преподавателя.
В 1958 году за язвительное замечание в адрес университетского начальства, Азимов был освобожден от преподавания. Он дрался как лев, чтобы оставить за собой престижное звание профессора-консультанта и победил. Годы спустя, он все еще изредка читал лекции студентам, пользовался славой самого популярного лектора и куда чаще, чем другие преподаватели, удостаивался уважительных аплодисментов аудитории.
Мог ли он жить на то, что получал за литературный труд? Как выяснилось, беспокоиться было не о чем. Он уже достаточно далеко ушел от НФ, чтобы писать для огромнейшего количества изданий. К тому же, популяризаторская публицистика приносила большие деньги, чем фантастика, что объяснялось очень просто:
«В фантастике каждый рассказ должен отличаться от всего остального… В публицистике это совсем необязательно. Вы можете написать статью для „Общеобразовательного журнала по химии“, расширить ее для „Аналога“, сократить и упростить для „Мира науки“…»