Начиная с 1964 г. круг волновавших Сахарова вопросов все более расширялся. Его стали занимать глубокие проблемы взаимоотношения государства и научной интеллигенции. В 1968 г. появилась его работа «Размышления о прогрессе, мирном сосуществовании и интеллектуальной свободе». Здесь были изложены мысли Сахарова о важнейших вопросах, стоявших перед человечеством, — о войне и мире, о диктатуре, о запретной теме сталинского террора и свободе мысли, о загрязнении среды обитания и той роли, которую сможет сыграть в будущем наука и научно-технический прогресс. Он писал, что со второй половины XX века человечество вступило в особо ответственный, критический период своей истории: опасность термоядерной гибели, отравление окружающей среды, истощение ресурсов, перенаселение планеты, неумеренный рост городов, дегуманизация общества, безумный темп жизни — все это возлагает на политиков, в руках которых находится власть (в особенности на руководителей сверхдержав), огромное бремя ответственности. Ради решения этих проблем Сахаров призывал забыть о вражде, об идеологических разногласиях и объединиться ради будущего планеты. Именно здесь была впервые сформулирована глубинная и очень важная для Сахарова мысль о том, что во имя будущего человечества социалистическая и капиталистическая системы должны сближаться между собой и процесс этот должен сопровождаться демократизацией и демилитаризацией общества.
В Советском Союзе работа Сахарова распространялась нелегально в качестве «самиздата». За рубежом она была переведена на несколько языков, опубликована огромным тиражом и вызвала поток откликов в прессе многих стран.
Советское руководство очень болезненно отреагировало на это выступление Сахарова. Хотя в его книге не было ничего антисоветского, сам факт, что он позволил себе «вмешаться» и говорить партийному руководству о его ошибках в управлении экономикой, о просчетах в его внутренней и внешней политике, вызывало огромное раздражение. В том же году Сахарова отстранили от секретных работ. Однако с этого времени к нему потянулись многие из тех, кто был оппозиционно настроен к советскому режиму и кто был готов участвовать в правозащитном движении. Фактически с этого времени правозащитное движение нашло в Сахарове своего идейного вождя.
Это было очень трудное для него время. В 1969 г. умерла от рака первая жена Сахарова Клавдия Алексеевна (через несколько лет он женился на Елене Боннэр). Во время болезни жены Сахаров передал почти все свои сбережения в фонд государства на строительство онкологической больницы и в Красный Крест. Сам он не без труда, лишь после многомесячной волокиты, смог вернуться на работу старшим научным сотрудником в Физический институт, в котором проработал последние двадцать лет жизни. Но главным делом его в эти годы стала правозащитная деятельность. Именно на этом поприще Сахаров приобрел огромную известность как в СССР, так за рубежом. В 1970 г. вместе с Чалидзе и Твердохлебовым он образовал Комитет прав человека. В марте 1971 г. Сахаров направил Генеральному секретарю Брежневу «Памятную записку», в которой изложил свои предложения о тех демократических реформах, которые необходимо провести в стране. Через 15 месяцев, не получив никакого ответа, он передал ее для опубликования за границу, дополнив «Послесловием». Советское руководство в бессильном раздражении наблюдало за всем, что делал и говорил Сахаров. Писатель Лев Копелев писал: «Его вызывали прокуроры и руководители Академии. Предостерегали. Уговаривали. Угрожали… Но он не сдается. Снова и снова продолжает отстаивать права человека, призывать к справедливости и к политическому здравому смыслу».
