Опыт экспериментальных и практико-ориентированных исследований в области развития профессионально важных качеств во многих видах профессионального труда был основанием для приглашения в 1936 г. С. Г. Геллерштейна в качестве заведующего лабораторией в ВИЭМ (Всесоюзный институт экспериментальной медицины). Предметом исследования здесь были проблемы развития психических качеств взрослых людей-профессионалов. В это же время в составе ВИЭМ работали А. Р. Лурия (как заведующий лабораторией по изучению нормы и патологии психики) и А. Н. Леонтьев (как заведующий лабораторией, призванной исследовать законы развития психики ребенка).
Работа в военной авиации страны началась для С. Г. Геллерштейна в 1932 г. с разработки психотехнических основ профотбора военных летчиков. С 1934 по 1937 г. С. Г. Геллерштейн руководил психофизиологической лабораторией Института авиационной медицины, куда пригласил в 1934 г. К. К. Платонова, молодого врача, с опытом организации психофизиологических лабораторий на Горьковском автозаводе и Челябинском тракторном заводе. Так в 1930-е годы началась деятельность психотехников в военной авиации, которая была продолжена в 1943 г., когда Геллерштейн был приглашен В. В. Стрельцовым на кафедру авиамедицины военного факультета ЦИУВ (Центральный институт усовершенствования врачей). Здесь он проработал до 1949 г., преподавал авиационную психологию, проводил экспериментальные исследования, в частности, по проблеме изменения психических функций летчиков в условиях барокамеры, изучал возможности развития способности летчиков к переключению внимания и др. Очерки по авиационной психологии были опубликованы Геллерштейном в Трудах ЦИУВ в 1946 г., но это издание в настоящее время практически недоступно читателям[1]. Именно научные исследования и преподавание авиационной психологии на кафедре авиамедицины ЦИУВ стали основанием присвоения в 1947 г. Геллерштейну, доктору биологических наук (диссертация была защищена в 1945 г.), ученого звания профессора.
Постановление ЦК ВКП(б) «О педологических извращениях в системе наркомпросов» (от 4 июля 1936 г.) послужило одной из причин свертывания работы психофизиологических лабораторий и всей деятельности в области психологии профессионального труда. В конце июля 1936 г. С. Г. Геллерштейн, как один из лидеров индустриальной психотехники в стране, обратился с докладной запиской «О состоянии психологии труда (психотехники) в СССР» в научный отдел ЦК ВКП(б) в надежде на то, что удастся оптимизировать работу психотехников, учесть недостатки их деятельности и ошибки и сохранить саму возможность продолжения этой деятельности в интересах страны, но эти надежды в то время не сбылись. Осенью 1936 г. решением самих психотехников «ВОП и ПП» (психотехническое общество) было распущено, и следом была приостановлена деятельность психофизиологических и психотехнических лабораторий. Это решение было вынужденным, ибо лидер психотехнического общества И. Н. Шпильрейн с января 1935 г. находился под арестом в связи с обвинением в контрреволюционной деятельности