Основная линия творчества Белимова — поиски синтеза западного и восточного мышления в музыке. Вектор этих поисков: от структуры формы — к структуре звука, от содержания целого опуса — к внутренней содержательности одного отдельно живущего звука. Другое направление композиторских опытов — техника так называемого суперлада, внутренне присущего лишь определённому конкретному произведению. Однако при любых изменениях техники важнейшей константой композиторского облика Сергея Белимова остается его позиция культурного универсализма. Погружаясь ли в музыку неевропейских культур, обращаясь ли к европейской древности, исследуя ли возможности электронной работы со звуком или находя неожиданные звучания в хорошо известных инструментах, — композитор стремится прикоснуться к фундаментальным истокам человеческой музыкальности и, шире, человеческого переживания звука.
Кордепиано — музыкальный инструмент, изобретённый Сергеем Белимовым в 1996 году и запатентованный во Франции и в России. В основе его звучания — взаимодействие специальных резонаторов со струнами. В самом общем виде это могут быть струны любых существующих инструментов — арфы, виолончели или, например, арабского ребаба или китайского эрху. Это первый в мире акустический музыкальный инструмент, позволяющий композитору работать со звуком на уровне его микроструктур.