Некоторые сведения о том, что послужило ему материалом для романа, автор сообщил в статье «Как мы пишем» (декабрь 1929 г.): «Когда писал «Гиперболоид инженера Гарина» (старый знакомый, Оленин, рассказал мне действительную историю постройки такого двойного гиперболоида; инженер, сделавший это открытие, погиб в 1918 году в Сибири), пришлось ознакомиться с новейшими теориями молекулярной физики. Много помог мне академик П. П. Лазарев» (А. Толстой, О литературе, «Советский писатель», М. 1956, стр. 107).
В одной из записных книжек А. Толстого есть пометки, сделанные в начале 20-х годов:
Концентрация света, химических лучей. Луч — волос. Ультрафиолетовый] луч — вместо электрического] провода. Бурение скал. Бурение земли. Лаборатория на острову в Тих[ом] океане. Владычество над миром.
Начало — тундра. Ледовит[ый] океан.
Комната электрической] спайки. Все желтое.
Шамонит — чистый углерод.
Удельный вес земли 8, оболочка земли 3. В центре земли — платина, золото, уран, торий, цирконий.
Оливиновый пояс: железо, оливин, никель (метеориты).
Постройка прибора из парафина. Обложили серебряной фольгой. Гальванопластика медью.
Бурение земли.
Охлаждение жидким воздухом. Подъем электромоторными вагонетками.
Игра на бирже на понижение.
Взрыв мостов. Взрыв фабрик.»
(Записные книжки А. Н. Толстого. Хранится у Л. И. Толстой).
Трудно сказать точно, что здесь А. Толстой записал непосредственно по данным Оленина, что является уже домыслом писателя.
В июле 1924 года А. Толстой составил план романа в трех частях — заявку в Государственное издательство. В творчестве писателя это редкий случай развернутого плана задуманного произведения.
В начале плана говорится: «Время действия—около 1930 года. Роман развертывается на фоне кануна второй мировой войны. С середины романа — происходит воздушно-химическая война. В конце — европейская революция» (цитируется здесь и дальше по тексту рукописи, Архив А. Н. Толстого).
Далее в плане следует перечень действующих лиц, которые вошли в роман «Гиперболоид инженера Гарина», за исключением «сыщика Кера», работающего на Роллинга. Роль этого персонажа автор в дальнейшем в какой-то мере распределил между Семеновым и Тыклинским. Гастон Утиный Нос, вошедший в роман, в плане назван Мишелем — танцором, бандитом.
Интересна данная в перечне действующих лиц характеристика Хлынова: «Тип нового русского человека. Сын рабочего, бывший рабочий на военно-химическом заводе». По первоначальному замыслу студент-химик Степан Хлыноз был одной из центральных фигур романа — сначала помощником Гарина, изготовлявшим для него пирамидки, затем его противником.
Названия первой и второй части романа в плане совпадают с названиями в журнальной публикации. В сноске к части первой А. Толстой пишет: «Эту часть плана, как имеющую авантюрный характер, я разрабатываю несколько более детально, остальные части схематично. В романе первая часть будет меньше двух остальных. Вторая часть будет носить героический характер. Третья часть — утопический.
Таким образом, роман будет авантюрный, героический и утопический.
Намеченный планом сюжет довольно существенно отличается от сюжета написанного романа. В нем изменена не только роль Хлынова, но и многие другие моменты. По плану — в первой части, после убийства двойников Гарина в ЛАоскве и в Париже, действие снова переносится в Москву, где Хлынов в контакте с Гариным готовит пирамидки. Зоя и Кер охотятся за Гариным. Шельга входит в соглашение с Хлыновым. Гарин уничтожает агентов уголовного розыска, пытающихся окружить дом, где он скрылся, и похищает Зою.
Во второй части развитие действия в романе более близко к намеченному планом. Только взрывы предприятий Гарин, играющий на понижение, осуществляет не в Европе, а в Америке и не в контакте с Роллингом. Не вошел в роман намеченный планом показ деятельности Хлынова с немецким ученым Херцем по строительству огромных химических заводов удобрения в России и похищение Гариным обоих ученых для работы по добыванию золота.
По плану вторая часть романа оканчивалась объявлением Гарина о своих несметных запасах золота и предложением избрать его императором мира. «Страны, обезумевшие от вожделения овладеть этим золотом, вырывают друг у друга преимущественное право иметь Гарина императором. Вспыхивает европейская война».
План третьей части, названной «Судьба мира», приводим полностью: