Согуштан киийн ал кванттык физика боюнча адис Игорь Тамм менен институтта чогуу иштеп баштайт. 1947-жылы окумуштуу кандидаттык диссертациясын жактаган. Сахаров суутек бомбасын жасап, ал үчүн СССРдин Илимдер академиясынын ардактуу мүчөсү болгон. Ошондой эле ал магнитик гидродинамика, плазманын физикасы, астрофизика, тартылуу күчү боюнча бир нече эмгектерди жараткан.
1953-жылы июль айында доктордук диссертациясын жактап, 1953-жылдан 1968-жылга чейин ядролук куралды өздөштүрүү менен алектенген. Мындан тышкары Александр Сахаров Коммунизмдеги либерализациянын жактоочусу катары дагы таанымал болгон. 1975-жылы "Өлкө жана дүйнө жөнүндө" деген саясий темадагы эмгек жаратып, ал үчүн "Нобель" сыйлыгына татыктуу болгон.