Первый рассказ "Встреча над Тускаророй" опубликовал в 1944 году. Первым крупным произведением Ефремова стал исторический роман "На краю Ойкумены" (1949), вскоре дополненный вторым томом - "Путешествие Баурджеда" (1953). Однако наибольшую известность и признание принесла ему "Туманность Андромеды" (1957) - философско-утопический роман о коммунистическом будущем цивилизации Земли. Роман этот оказал огромное влияние на развитие отечественной фантастики и, по сути, обеспечил ее первый расцвет в 1960-х годах. В 1963 году Ефремов издает роман "Лезвие бритвы", а в 1968 году выходит "Час Быка", в котором коммунистический мир "Туманности Андромеды" сталкивается с антагонистичным ему антиутопическим миром планеты Торманс. Роман оказался совершенно не ко двору для тогдашнего руководства страны, однако запретить его при жизни Ефремова нерешились, и только после смерти Ивана Антоновича в 1972 году он был запрещен к выдаче в библиотеках. По времени эта акция совпала с планомерным оттеснением из издательских планов практически всей социально направленной фантастики, выросшей на книгах Ефремова.
Именем Ивана Ефремова назван ежегодный приз, учрежденный журналом "Уральский следопыт" и НПО "Уралгеология", который присуждается за вклад в отечественную фантастику.