С начала 1830-х годов и до кончины Вельтман ведет жизнь профессионального литератора и ученого, сотрудничает в ряде журналов, с 1842 года работает в Оружейной палате (с 1852 года — директором). В 1833 году его избирают членом Общества любителей российской словесности, а в 1854 — членом-корреспондентом Академии наук.

В 1830-1840-е годы писатель создает циклы исторических и социально-психологических романов. В них он выступает противником социального неравенства, мыслителем, убежденным в будущем счастье человечества, построенном на основе справедливости и братства. Несмотря на вынужденные иносказания и завуалированную форму, некоторые произведения Вельтмана подвергались временному цензурному задержанию, сам автор порой находился под негласным надзором.

Выступая в жанре исторического романа, писатель обращался к полулегендарной эпохе Древней Руси и к событиям Отечественной войны 1812 года.

Романы "Кощей бессмертный" (1833), "Светославич, вражий питомец" (1835) и повесть "Райна, королевна болгарская" (1842) рисуют княжескую междоусобицу, походы князя Святослава, Владимира Красное Солнышко. Сатирический гротеск и бытовой юмор, аллегоризм и подробное описание уклада жизни далеких времен в романах вызвали большой интерес у читателей. Н. А. Полевой писал: "Не знаю, кто бы у нас был оригинальнее Вельтмана в основной идее каждого романа, кто бы лучше его умел начать рассказ и у кого можно было бы найти столько блестящих искр, таящихся в пожарище каждого творения".

О нашествии наполеоновской армии, занятии французами Москвы и последующем их поражении рассказывается в романах «Лунатик» (1834) и "Генерал Каломерос" (1840).