В Марфине Солженицын начал работу над автобиографической поэмой «Дороженька» и повестью «Люби революцию», которая задумывалась как прозаическое продолжение «Дороженьки». Позднее последние дни на Марфинской шарашке описаны Солженицыным в романе «В круге первом», где сам он выведен под именем Глеба Нержина, а его сокамерники Дмитрий Панин и Лев Копелев – Дмитрия Сологдина и Льва Рубина.
В декабре 1948 года жена заочно развелась с Солженицыным.
19 мая 1950 года Солженицын из-за размолвки с начальством «шарашки» был этапирован в Бутырскую тюрьму, откуда в августе был направлен в Степлаг – в особый лагерь в Экибастузе. Почти треть своего срока заключения – с августа 1950 по февраль 1953 года – Александр Исаевич отбыл на севере Казахстана. В лагере был на общих работах, некоторое время – бригадиром, участвовал в забастовке. Позднее лагерная жизнь получит литературное воплощение в рассказе «Один день Ивана Денисовича», а забастовка заключённых – в киносценарии «Знают истину танки».
Зимой 1952 года у Солженицына обнаружили семиному, он был прооперирован в лагере.
Освобождён 13 февраля 1953 года.
В заключении Солженицын полностью разочаровался в марксизме, со временем склонился к православно-патриотическим идеям. Уже в «шарашке» снова стал писать, в Экибастузе сочинял стихотворения, поэмы («Дороженька», «Прусские ночи») и пьесы в стихах («Пленники», «Пир победителей») и заучивал их наизусть.
После освобождения Солженицын был отправлен в ссылку на поселение «навечно» (село Берлик Коктерекского района Джамбульской области, Южный Казахстан). Работал учителем математики и физики в 8–10-м классах местной средней школы имени Кирова.
К концу 1953 года здоровье резко ухудшилось, обследование выявило раковую опухоль, в январе 1954 года он был направлен в Ташкент на лечение, в марте выписан со значительным улучшением. Болезнь, лечение, исцеление и больничные впечатления легли в основу повести «Раковый корпус», которая была задумана весной 1955.
В ссылке написал пьесу «Республика Труда» (о лагере), роман «В круге первом» (о своём пребывании на «шарашке») и очерк «Протеревши глаза („Горе от ума“ глазами зэка)».
В июне 1956 года решением Верховного Суда СССР Солженицын был освобождён без реабилитации «за отсутствием в его действиях состава преступления».
В августе 1956 года возвратился из ссылки в Центральную Россию. Жил в деревне Мильцево (почтовое отделение Торфопродукт Курловского района), преподавал математику и электротехнику (физику) в 8–10 классах Мезиновской средней школы. Тогда же встретился со своей бывшей женой, которая окончательно вернулась к нему в ноябре 1956 года (повторно брак заключён 2 февраля 1957 года). Жизнь Солженицына во Владимирской области нашла отражение в рассказе «Матрёнин двор».
