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科幻小說
阿西莫夫在1939年開始投稿科幻雜志，第一篇被 刊登出來的稿子是在18歲寫的《Marooned Off Vesta》。
兩年半后，他發表第32篇短篇小說〈夜歸〉，被譽為「最優秀的科幻小說」之一[6] 。
1968年，美國科幻作家協會票選〈夜歸〉為「史上最佳科幻短篇小說」。
他在短篇集《Nightfall and Other Stories》里寫道，「〈夜歸〉是我寫作生涯的分水嶺…科幻小說界忽然認知我的存在，對我認真看待。
年復一年，事實如此明顯，我寫出了一部『經 典』。
」 〈夜歸〉是一部典型的社會科幻小說（Social Science Fiction），阿西莫夫用來形容這是1940年代的科幻小說新趨向，由包括阿西莫夫和海因萊因在內的作家領軍，題材拋開機器和太空劇場，轉而對人類環境進行深思。
他在1942年動筆寫出「基地系列」（后來這些短篇小說集結成「基地三部曲」：《基地》、《基地與帝國》和《第二基地》），講述在未來宇宙中，一個浩瀚無垠的星際帝國，其衰頹與重生。
「基地系列」跟「機器人系列」是他的科幻小說代表作。
多年之后，他繼續以《基地邊緣》和《基地與地球》發展架構，并且用《基地前奏》和 《基地締造者》回顧原始三部曲之前的故事。
這個系列的特色是他虛構了一門自然科學，當人口數量達到一定規模后，歷史方向就能進行預測，阿西莫夫稱之為「心理史學」。
同一時期，他還寫了「機器人系列」的短篇作品，大多都收錄在《我，機器人》。
作品里發表了一套機器人倫理法則（見「機器人學三大法則」）和智能計算機，大大影響其它作家和思想家處理此一議題時的看法。
我，機器人
其中一篇故事，后來改編成羅賓·威廉斯（Robin Williams）主演的電影《變人》（The BicentennialMan）。
2004年由威爾·史密斯（Will Smith）主演的《機器公敵》 （I, Robot）實則改編自杰夫·溫塔（JeffVintar）的劇本〈Hardwired〉，隨后取得授權，再結合阿西莫夫的概念，才冠上《我，機器人》的小說頭銜。
這部電影跟哈蘭·艾利森 （Harlan Ellison）的劇本〈I, Robot〉無關，他曾和阿西莫夫合作，以創作捕捉到原作精神的劇本。
引述阿西莫夫說過的話，艾利森的電影劇本將是「史上第一部真正成人導向，錯綜復雜，最值得觀賞的科幻電影」。
1994年劇本出版成書，拍成電影的希望也隨之變得渺茫。
1999年由好萊塢最受歡迎的喜劇明星之一羅賓威廉姆斯主演《機器管家》改編自阿西莫夫的機器人系列故事。
這部影片通過一個機器人變成人的科幻故事，對人類的情感、倫理等許多問題進行了演繹，包容量很大。
通過此片，可以感受到自由、生命、愛情、尊嚴這四個主題。
除了電影以外，「基地系列」和「機器人系列」也啟發許多知名作家，寫出相關的科幻衍生作品，諸如羅杰·麥克布萊·艾倫（RogerMacBride Allen）、葛瑞格·貝爾（GregBear）、杰格瑞·班福德（Gregory Benford）和戴維·布爾（David Brin）。
阿西莫夫的遺孀珍妮特·阿西莫夫不僅同意這類作品的出版，她經常還是扮演主動要求其它作家協作續篇的角色。
1948年，他寫了一篇惡搞的科學報告〈升華產物硫羥肟酸有機胺的內涵時間特性〉，當其時，阿西莫夫正在準備博士論文，他怕引起審查委員會的反感，遂要求編輯讓他用筆名發表，結果出版時他的大名沒有拿掉。
不久就開始口試，他對自己備受注意感到忐忑不安。
最后，一位口試委員轉向他，面帶微笑的說：「艾西莫夫先生，能解說一下化合物硫羥肟酸有機胺的熱力特性嗎？」半小時后，他被叫回審查室，拿到博士學位。
1950年代，他持續為科幻雜志寫短篇小說，他稱這個時期是自己的「黃金十年」。
這些作品被收錄在《The Best of Isaac Asimov》，其中包括討論逆轉熵的〈最后的問題〉（TheLast Question），是他個人最滿意的短篇小說，與〈夜歸〉互競高下。
阿西莫夫在1973年寫道： “為什么我最滿意這篇故事？首先，寫這篇小說時我靈感充沛，下筆神速，不改一字，這是所有作家都心花怒放的狀態。
再則，這篇小說對我的讀者有著不可思議的影響。
經常有人寫信問我，有個故事他們忘了叫什么，只記得是我寫的，他們簡述完大綱后，這個故事一定是〈最后的問題〉。
甚至我最近接到一通長途電話，一位極端絕望的先生說：「阿西莫夫教授，有個故事我想是你寫的，可是我忘了叫啥──」還沒講完我就打斷他的話，直接告訴他是〈最后的問題〉，之后我描述一下劇情，證明這就是他想要的答案，然后樂得讓他以為我有千里讀心的特異功能。
” 1974年12月，前披 頭士樂隊成員保羅·麥卡特尼與阿西莫夫聯絡，想請他幫忙一部科幻音樂劇的電影劇本。
麥卡尼帶來一份模糊的劇情概念，和小部分對白。
他想做一部外星人假扮模仿地球搖滾樂團的電影。
扮演搖滾樂團和外星人的應該是麥卡尼正達事業高峰的羽翼合唱團（Wings）。
雖然阿西莫夫對搖滾音樂算不上愛好，但是這個計劃讓他深感興趣，很快的，他就勾勒出一個故事大綱，再根據麥卡尼的原始概念，創作出一個精彩動人的故事。
不過他沒用上麥卡尼的對白，最后麥卡尼打了回票。
這份劇本現存波士頓大學圖書館。
1977年起，他把名字借給《艾薩克·阿西莫夫科幻小說》雜志使用（即現在的《阿西莫夫科幻小說》雜志），并為雜志梳寫評論。
除此之外，還有一份曇花一現的《阿西莫夫科幻冒險雜志》（Asimov's SF AdventureMagazine），和以雜志型式重印的《阿西莫夫科幻雜志選訂集》（Asimov's ScienceFiction Isaac Asimov
Anthology，同一手法也用在《艾勒里·昆恩推理雜志》和《艾弗列·希區考克推理雜志》的選訂集上）。
