Еще одна область исследований, где Иоффе были получены важные результаты, – физика кристаллов. В 1916–1923 он изучал механизм проводимости ионных кристаллов, в 1924 – их прочность и пластичность. Совместно с П.С.Эренфестом обнаружил «квантовый» характер сдвигов при данной нагрузке, получивший теоретическое объяснение лишь в 1950-е годы, а также открыл явление «упрочнения» материала (эффект Иоффе) – «залечивания» поверхностных трещин. Свои работы по проблемам физики твердых тел Иоффе обобщил в известной книге Физика кристаллов, написанной по материалам лекций, прочитанных им в 1927 во время длительной командировки в США.

В начале 1930-х годов по инициативе Иоффе начались систематические исследования новых в то время материалов – полупроводников. Первая работа в этой области была выполнена самим Иоффе совместно с Я.И.Френкелем и касалась анализа контактных явлений на границе металл – полупроводник. Ими объяснялось выпрямляющее свойство такого контакта в рамках теории туннельного эффекта, получившей развитие 40 лет спустя при описании туннельных эффектов в диодах. Работы по фотоэффекту в полупроводниках привели Иоффе к смелой гипотезе, что полупроводники способны обеспечить эффективное преобразование энергии излучения в электрическую энергию, что послужило предпосылкой к развитию новых областей полупроводниковой техники – созданию фотоэлектрических генераторов (в частности, кремниевых преобразователей солнечной энергии – «солнечных батарей»). Иоффе и его учениками была создана система классификации полупроводниковых материалов, разработана методика определения их основных свойств. Изучение термоэлектрических свойств полупроводников послужило началом развития новой области техники – термоэлектрического охлаждения. В Институте полупроводников была разработана серия термоэлектрических холодильников, которые широко применяются во всем мире для решения ряда задач в радиоэлектронике, приборостроении, космической биологии и т.д.

Во многих статьях, вышедших из стен ФТИ в 1920–1940-х годах, фамилии Иоффе нет в числе авторов, хотя его вклад в них виден любому специалисту. Исключительная научная щедрость ученого отвечала его моральным принципам и была составляющей «искусства руководить молодыми сотрудниками», о котором написал его ученик, Нобелевский лауреат Н.Н.Семенов: «Если ты хочешь, чтобы ученик занялся разработкой какой-либо новой идеи, сделай это незаметно, максимально стараясь, чтобы он как бы сам пришел к ней, приняв ее за свою собственную... Не увлекайся чрезмерным руководством учениками, давай им возможность максимально проявить инициативу, самим справляться с трудностями. Только таким образом ты вырастишь не лаборанта, а настоящего ученого». Среди учеников А.Ф.Иоффе – такие всемирно известные физики, как П.Л.Капица, Л.Д.Ландау, И.В.Курчатов, А.П.Александров, Ю.Б.Харитон и многие другие.

Иоффе – автор множества монографий и учебников. Большой популярностью пользовались его Лекции по молекулярной физике (1919), им был написан 1-й том Курса физики – Основные понятия из области механики. Свойства тепловой энергии. Электричество и магнетизм (1927, 1933, 1940), а также (совместно с Н.Н.Семеновым) первая часть 4-го тома Молекулярная физика (1932, 1935). В середине 1930-х годов под руководством Иоффе прошло обсуждение принципов построения курса физики для технических вузов; одним из результатов этих бурных дискуссий стало издание замечательного курса общей физики Г.С.Ландсберга. Иоффе был членом многих академий наук: Гёттингенской (1924), Берлинской (1928), Американской АН наук и искусств (1929), почетным членом АН «Леопольдина» (1958), Итальянской АН (1959), почетным доктором Калифорнийского университета (1928), Сорбонны (1945), университетов Граца (1948), Бухареста и Мюнхена (1955).

Умер Иоффе в Ленинграде 14 октября 1960.