И с тех пор слава Лема как писателя-фантаста стремительно росла. Пришло к нему и личное счастье. В 1953 году Станислав «после 2-х или 3-х лет осады» женился на Барбаре Лесняк. Правда, первое время молодым супругам пришлось жить порознь: муж ютился в съемной сырой крохотной комнатке, а жена, заканчивающая медицинский институт, у своей сестры. «В эти политически безынтересные времена… мы убивали один месяц в году, катаясь на лыжах в Закопане. Туда же ездил я и в июне, из-за сенной лихорадки, против которой в те времена лекарств еще не было. Я оставался в доме Писательского Содружества и работал целые дни напролет. Кроме этого, ничего стоящего внимания не происходило – жена продолжала работать радиологом, я – продолжал оставаться рядовым членом Писательского Содружества… До сих пор помню свою поездку с делегацией польских писателей в Восточную Германию, равно как и поездки в Прагу и Советский Союз. Меня там обожали…»
Нечего скрывать, в те годы книги Лема были включены в число тех немногих переводов зарубежной фантастики, которые были разрешены к печати в Союзе. И «обожать» фантаста было за что: он открывал перед читателем не только неизведанные миры, но и делал это с удивительным разнообразием и психологической утонченностью. Не напрасно ведь его произведения относят не к общему жанру научной фантастики, а к научно-философской.
Научно-фантастические романы можно разбить на две категории: «Эдем» (1959), «Возвращение со Звезд» (1961), «Солярис» (1961), «Непобедимый» (1964), «Глас Господа» (1968), «Рассказы о пилоте Пирксе» (1968) – серьезные новеллы, написанные согласно традициям жанра, которые сам Лем расширил и качественно улучшил. Ко второй группе относят «Звездные Дневники» (1957) и «Воспоминания Ийона Тихого» (1960), «Рукопись, найденная в ванне» (1961), «Сказки Роботов» (1964), «Кибериаду» (1965), «Осмотр на месте» (1982), «Мир на Земле» (1987). Эти произведения наполнены гротеском и живым искрящимся юмором. Их стиль зачастую схож с традиционными литературными формами, такими, как басни, мемуары или философские истории.
С научно-фантастическим творчеством Лема органически связана и его философская и литературоведческая эссеистика. В научных работах писателя можно найти истоки многих фантастических тем и сюжетов, позже перекочевавших в художественные произведения. Лем является автором таких фундаментальных работ: «Диалоги» (1957) – о системах управления и кибернетических принципах; «Сумма технологии» (1962–1963) – о путях развития цивилизации в далеком будущем, возможных тупиках на ее пути и многообещающих направлениях, в частности фантоматики; «Философия случая» (1968) – о культуре и этике технологических цивилизаций. И наконец, это объемное двухтомное исследование (проведенное в основном методами структурного анализа) современной западной научной фантастики – «Фантастика и футурология» (1970). Эта книга, а также ряд литературоведческих статей Лема, остро критиковавшие сюжетный примитивизм и общую «благостно-местническую» атмосферу в американской фантастике, привели к скандальному исключению писателя из Ассоциации американских писателей-фантастов, в которую он совсем недавно был принят. В знак протеста потребовали своей «отставки» такие известные фантасты, как Майкл Муркок и Урсулу Ле Гуин.
По мнению специалистов, среди всех эссе Лема главенствующую роль занимает «Сумма технологий», так как связана с проблемами, которые ныне даже более актуальны, нежели в те времена, когда книга была только написана. Многие прогнозы писателя в области культуры и технологии неожиданным образом оказались абсолютно точными. Одним из наиболее совершенных художественных произведений писателя является короткая повесть «Маска» (1974), представляющая собой емкую и стилистически выверенную (под готический роман) историю «обретения себя», самопознания героини, созданной для уничтожения дерзкого ученого, машины-убийцы, к которой вместе с искусственным интеллектом и личностью пришла любовь к своей жертве.