Von 1947 bis 1950 veröffentlichte er Essays, Geschichten und Gedichte in Zeitungen und wissenschaftlichen Zeitschriften wie z.B.: Tygodnik Powszechny (dt. Allgemeine Wochenzeitung), Żołnierz Polski (dt. Polnischer Soldat) und Kuźnica (dt. Kußfeld).
1948 entstand sein erster Roman Szpital Przemienienia (dt. Die Irrungen des Dr. Stefan T. , Das Hospital der Verklärung) , der wegen Zensur erst 8 Jahre später veröffentlicht wurde. Nach der Entziehung der Mitgliedschaft in der polnischen Schriftstellerverbandes und ohne finanzielle Mittel trifft Lem zufällig in Zakopane den Direktor des Verlages Czytelnik, und nach einem Gespräch mit ihm entschließt sich der Autor einen Roman zu schreiben. 1951 wurde sein erster Roman Astronauci (dt. Der Planet des Todes, auch als Die Astronauten bekannt) veröffentlicht. Der darauf folgende unerwartete Erfolg motiviert und inspiriert ihn weiter für die Science-Fiction-Genre zu schreiben, bis er den Ruf erwarb, einer der größten Schriftsteller in der Geschichte der SF-Literatur zu sein.
Ab 1957 versucht Lem verstärkt, die Grenzen der Gattung Science-Fiction hinter sich zu lassen, zum Beispiel durch Rezensionen fiktiver Bücher, fiktiver Lexikoneinträge oder Einleitungen zu nichtexistenten Werken: Summa technologiae, 1964 (dt. Summa technologiae, 1976), Filozofia przypadku, 1968 (dt. Philosophie des Zufalls, 1983), Fantastyka i futurologia, 1970 (dt. Phantastik und Futurologie, 1977), Mój pogląd na literaturę. Er beginnt, seine Unzufriedenheit mit seinem bisherigen Werk, aber auch dem anderer SF-Autoren zu formulieren. Es entstehen theoretische Werke, an denen Lem, wie er im Nachwort der Dialogi, 1957 (dt. Dialoge, 1980) feststellt, weit mehr liegt, als an seinem fiktionalen Werk. Anfang der achtziger erschienen zwei Bände der Buchbesprechungen, Einleitungen und Vorworte zu nichtexistenten Werken - Doskonała próżnia, 1971 (dt. Die vollkommene Leere, 1973; Das absolute Vakuum, 1984) und Wielkość urojona, 1973 (dt. Imaginäre Größe, 1976) – ergänzt später durch Prowokacja, 1980 (dt. Provokationen, 1981) und Biblioteka XXI wieku, 1986: alles zusammen in einem Band Biblioteka XXI wieku gesammelt.
