Podczas II wojny światowej służył w jednostce radarowej Royal Air Force jako oficer. Doświadczenia zdobyte przy obsłudze radarów były podstawą studium na temat orbity geostacjonarnej i umieszczonych na niej satelitów, które zostało opublikowane w październiku 1945 w „Wireless World”, wywołując burzliwą dyskusję w kołach naukowych. W wizji Clarka trzy satelity, umieszczone na orbicie geostacjonarnej w wierzchołkach trójkąta równobocznego, miały zapewnić łączność między wszystkimi punktami na kuli ziemskiej. Wielu naukowców uważało Clarka za fantastę, a jego wizję za utopię, jednak 12 lat później pierwszy sztuczny satelita Ziemi, sowiecki Sputnik 1, rozpoczął nadawanie sygnałów radiowych z orbity. Wizja Clarke’a wywarły wpływ na rozwój techniki satelitarnej, a on sam został uznany za jej ojca. W wielu opracowaniach technicznych orbita geostacjonarna nosi nazwę „orbity Clarke’a”. Wystrzelony 19 sierpnia 1964 satelita Syncom 3 był pierwszym satelitą telekomunikacyjnym umieszczonym na takiej orbicie.
Po zakończeniu II wojny światowej Clarke podjął studia na wydziałach matematycznym i fizycznym King’s College w Londynie. W latach 1946–1947 i 1950–1953 piastował stanowisko przewodniczącego British Interplanetary Society.