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.