Belyayev blev uddannet som militærpilot i 1945 med rang af juniorløjtnant. Krigen var slut i vest, så Belyayev blev sendt ud for at forsvare Ruslands østlige regioner. Han fløj Yakovlev, Lavochkin og MiG jagere i de sidste dage af
krig mod japanerne, august 1945. Belyayev forblev i Østen i det næste årti, hvor han var stationeret i Sibirien. Han blev forfremmet til løjtnant i 1947. I 1948 giftede han sig med Tatyana Prikazchikova. I 1950 blev han forfremmet til løjtnant. I løbet af denne tid fløj han syv forskellige flytyper og blev betragtet som en af Sovjetunionens mest begavede kommandørpiloter. Han blev tildelt Distinguished Combat service medalje i 1953. I 1954 blev han forfremmet til kaptajn. Mens han forblev glad for at jage, nød han også mere akademiske aktiviteter i sin fritid, herunder at læse og skrive poesi og spille klaver og Akkordeon.