В 1936 г. он был направлен на работу в Куйбышев в качестве доцента, а затем заведующего кафедрой физической и коллоидной химии Куйбышевского мединститута.
Тот год был переломным в истории советской высшей школы. В июне 1936 г. СНК СССР и ЦК ВКП(б) вынесли постановление «О работе высших учебных заведений и о руководстве высшей школой». Это постановление вводило единый порядок приема в вузы, твердые принципы организации учебного времени и учебной работы, систему государственных экзаменов для оканчивающих вузы. Оно закрепляло те основы учебной дисциплины, которые когда-то разрабатывали сами студенты в руководимой С. А. Балезиным коммуне в ЛГПИ им. А. И. Герцена. Да и студенты Куйбышевского мединститута были похожи на герценовцев 20-х годов — это были те же рабоче-крестьянские дети, направленные на учебу предприятиями и молодыми колхозами, — только росли они уже, как правило, при Советской власти и были свидетелями и участниками первых пятилеток. А время было тревожное — гражданская война в Испании, рост германского фашизма и японского милитаризма, итальянская агрессия в Эфиопии, японская — в Китае... Внутри страны — торжественное принятие новой Конституции СССР и массовые репрессии.
Балезин стал заметной фигурой в Куйбышевском мединституте. Бывшая студентка медвуза и комсорг курса, одна из крупнейших микропедиатров, ученица академика Г. Н. Сперанского — доктор медицинских наук Н. С. Егорова (1910—1987) вспоминала: «Все же основная масса преподавателей была старой формации. Балезин резко отличался от них. Студенты звали его Красным Профессором за его эрудицию в общественных науках, разностороннюю образованность, умение вести за собой молодежь. Он был настоящим трибуном. Будучи прикрепленным к комсомольской организации института, он внес огромный вклад в идейно-политическое воспитание будущих советских врачей».
В Куйбышеве Балезин вел не только лекционную и научную работу, он был деканом факультета. Для аспирантов, помимо физической химии, он по собственной инициативе читал курс высшей математики — это помогало им, не проходившим высшую математику в институте, на более высоком уровне осваивать физ- химию. По поручению партийного комитета института, членом которого он был, Степан Афанасьевич вел у аспирантов и философский семинар. Балезина хорошо знали и коммунисты города — он был членом Куйбышевского горкома ВКП(б) и даже был выдвинут кандидатом в депутаты Верховного Совета РСФСР по Куйбышевскому округу. Примета времени: Балезин был -забаллотирован на предвыборном собрании, поскольку заступился за ректора мединститута В. А. Климовицкого, обвиненного в сокрытии своего социального происхождения, которого Степан Афанасьевич хорошо знал еще по ИКП как стойкого партийца и порядочного человека.
В Куйбышеве С. А. Балезин встретил Тамару Каплун — тогда аспирантку мединститута, ставшую его верной спутницей до последних дней его жизни. Тамара Иосифовна Каплун (Балезина) была дочерью врача, проработавшего более четверти века на периферии Донбасса. Это и дало ей право поступать в мединститут по путевке профсоюза «Медсантруд» на равных правах с детьми рабочих — набор в институты в те годы проходил по классам, дети рабочих имели приоритет. В родном Старобельске Тамара была одной из первых пионерок, одной из первых девушек, поступивших по окончании семилетки в профшколу и работавших на тракторе. В мединституте она отлично училась и была оставлена в аспирантуре.
В 1938 г. С. А. Балезин возглавил кафедру аналитической и неорганической химии (впоследствии преобразованной в кафедру общей и аналитической химии) в Московском государственном педагогическом институте им. В. И. Ленина, на которой проработал до последних дней своей жизни. Семья Балезиных переезжает в Москву и получает комнату в общежитии МГПИ в Хилковом переулке.
В 1939 г. С. А. Балезин наряду с основной работой в МГПИ становится заведующим отделом учебников, а несколько позже — отделом университетов и членом президиума Всесоюзного комитета по делам высшей школы (ВКВШ), образованного в 1936 г. с целью объединения руководства делом высшего образования в СССР. Работы по ВКВШ Балезин не оставлял и в военные годы. Она требовала большого напряжения сил, многочисленных поездок по стране в самое тяжелое время: в освобожденных от оккупантов городах приходилось заново налаживать деятельность вузов. В марте 1944 г. он писал: «Долг руководителей вузов,, профессорско-преподавательского состава — улучшить качество подготовки молодых специалистов, расширить научно-исследовательскую работу, в первую очередь в области развития промышленности и укрепления обороны страны» [21 Балезин С. Л. О результатах обследования вузов г. Свердловска // Архив С. А. Балезина. Д. 3/1. Л. 7.]. Мысль эта актуальна и сегодня — именно в таком направлении проводится ныне реформа высшей школы.