В этот период выходит и книга «Юноши с берегов По» (I giovani del Po), неореалистическая и пролетарская согласно тематике, близкая к прозе Чезаре Павезе. В 1952 Итало Кальвино отходит от социально-критической литературы и посвящает себя фантастике. Выходят произведения «Раздвоенный виконт» (Il visconte dimezzato), «Барон на дереве» (Il barone rampante) и «Несуществующий рыцарь» (Il cavaliere inesistente), которые составляют трилогию под названием «Наши предки» (I nostri antenati). Трилогия живописует аллегорический образ современного человека.
В 1956 Итало Кальвино издаёт сборник «Итальянские сказки» (Fiabe Italiane). В 1963 вышел сборник повестей для детей «Марковальдо, или Времена года в городе» (Marcovaldo, ovvero le stagioni in cittá).
В 1964 писатель приезжает в Париж, знакомится с Роланом Бартом и Клодом Леви-Строссом, в сферу его интересов входят социология, космология и семиотика. Новые интересы повлияли и на его творчество: вскоре выходит сборник повестей «Космокомические истории» (1965), а в 1969 — роман «Замок скрестившихся судеб» (Il castello dei destini incrociati). Эти, а также следующие, произведения создавались под значительным влиянием фантастики и сюрреализма: «Невидимые города» (Le cittá invisibili, 1972), «Если однажды зимней ночью путник» (Se una notte d’inverno un viaggiatore, 1979).
В 1975 писатель стал почётным членом Американской Академии, в следующем году получил Австрийскую Государственную Премию по европейской литературе. В 1983 вышел сборник «Паломар». Умер в Сиене в 1985.
