В начале 1924 года, еще не окончив Техническое училище, Павел Осипович устраивается чертежником в Экспериментальный аэродинамический отдел ЦАГИ. В том же году он приступает к работе над дипломным проектом Его руководителем назначают Андрея Николаевича Туполева. Защита диплома прошла успешно. В свидетельстве об окончании МВТУ записано:» В марте 1925 года П. О. Сухой подвергся испытаниям в Государственной квалификационной комиссии и защитил работу на тему: « Одноместный истребитель с мотором 300 л. с. П. О. Сухому присваивается квалификация инженера-механика». Туполев высоко оценил способности

своего дипломника и пригласил его на работу в конструкторский отдел ЦАГИ. Так сбылась мечта Павла Осиповича - он начал работать в бригаде соратника А. Н. Туполева - А. Н. Путилова в качестве инженера-конструктора. Авиационный отдел ЦАГИ сразу выступил с новаторских позиций в отечественном самолетостроении - его сотрудники первыми в нашей стране высказались за создание цельнометаллических самолетов. Однако в России в то время специальный алюминий не производился. Только в начале 20-х годов на Кольчугинском заводе во Владимирской области было налажено производство первого отечественного авиационного алюминия, который по своим качествам не уступал западным аналогам. Вот из него стали строить первые самолеты. Сначала АНТ-1 смешанной конструкции, затем АНТ-2 - цельнометаллический. Дальнейшую разработку идей, заложенных в АНТ-2, Туполев поручил бригаде молодого инжинера-конструктора Павла Осиповича Сухого и поставил перед ними непростую задачу - создать первый цельнометаллический истребитель для серийного производства, который бы по своим данным превосходил лучшие зарубежные самолеты подобного типа. И вот первый производственный экзамен. К 1927 году был построен новый самолет И-4, который был технически прост, но в то же время обладал многими новшествами, среди которых была рама необычной кон-струкции, спроекти-рованная лично Павлом Иосифовичем. Первые по-леты показали, что по максимальной скорости, потолку, скороподъем-ности И-4 опережает многие зарубежные ис-требители, а по манев-ренности ему равных нет. Этот самолет стоял на вооружении Красной Армии с 1928 по 1933 год. Бригада же Сухого получила задание на проектирование нового одноместного истребителя И-14. В конструкцию самолета Павел Осипович предложил ввести сразу арсенал технических новшеств: убирающиеся в полете шасси, масляно-пневматическую амортизацию, тормозную систему колес, фонарь, закрывающий кабину летчика, гладкую обшивку фюзеляжа. Андрей Николаевич Туполев одобрил эти идеи. Май 1933 года. На центральном аэродроме ЦАГИ летчик В. Л. Бухгольц поднимает в воздух новый истребитель. Летные данные оказались выдающимися. Истребитель рекомендовали для серийного производства. В производстве находилось 55 машин, но выпустили только 18, потому что в стране не хватало алюминия.

Но вскоре жизнь Сухого встряхнуло новое большое задание: ему поручают принять участие в создании самолета РД - «рекорд дальности», само название которого говорит о многом - самолет нацеливался на первый мировой рекорд в истории молодой советской авиации. Биография этой машины началась 7 декабря 1931 года. Работами руководил Сухой, но общее руководство осуществлял Туполев. РД был задуман как цельнометаллический свободнонесущий однодвигательный низкоплан с большим удлинением крыла. Размах крыла - 34 метра, длина его превышала ширину в 13 раз! Крылья РД отличались и еще одной принципиальной особенностью: гигантские бензиновые баки, длиной каждый по семь метров, являлись как бы органической частью конструкции. Расположенные вдоль всего крыла, они, кроме всего прочего давали большой выигрыш в прочности. Создание крыла такого типа составило целую главу в истории самолетостроения. Снова использовалось убирающееся шасси. Оно убиралось и выпускалось с помощью электромеханизма. Использовалось также новое аэронавигационное оборудование. Проектирование самолета было закончено через полгода, и в июне 1932 началась постройка опытного экземпляра. Через год АНТ-25 был готов для летных испытаний. Между тем в ходе испытаний выяснилось, что самолет недобирает по сравнению с расчетами на скорость и дальность. Но выход из ситуации был найден. Крылья обтянули полотном. Результаты новых испытаний оказались просто блестящими. Дальность увеличилась на 15 %. Самолет был одобрен, выбирался маршрут, которым лететь. Остановились на маршруте, проходящем через Северный полюс и Америку. В связи с этим был внесен ряд изменений: был поставлен новый руль, винт, элероны; появилось устройство для отопления кабины выхлопными газами. После всех доводок испытатели отметили: летные качества самолета по сравнению с 1934 годом значительно улучшились, РД-2 готов к перелету. С 18 по 20 июня 1935 года Экипаж В. Чкалова, а с 12 по 14 июля экипаж М. Громова совершили беспосадочный перелет через Северный полюс в США, пройдя более 10000 км. За создание самолета РД П. О. Сухой был награжден орденом «Знак Почета».

В сентябре 1939 П. О. Сухой назначается главным конструктором и директором опытного завода, и только что организованному КБ предстояло перебазироваться в Харьков на головной авиационный завод. Павлу Осиповичу пришлось поселиться в местной гостинице «Интернационал». Он был очень занят и иногда просил товарищей купить ему что-нибудь из продуктов. Обычно это был кефир, так как у конструктора была болезнь желудка - напоминание детства. Приближалась война. Перед ее началом в стране налаживался выпуск истребителей новых конструкций. К июню 1941 года сотни самолетов Су-2 поступили на вооружение Красной Армии. Рассказывает Герой Советского Союза маршал авиации Иван Иванович Пстыго: « Мне поручили вести новую шестерку Су-2. Отбомбились, повернули к Котовску, и тут нас встретили «мессершмитты». Штурман Демешкин сбил одного. Остальные яростно набросились на нас. И начали нещадно «барабанить» по нашему Су. Самолет горит, но летит. «Мессеры» стреляют, самолет сильно побит, вести изрешечен-ную горящую машину трудно, но можно. Летим .»[2] Все это говорило о прекрасных характеристиках детища КБ Сухого. Также большим преимуществом Су-2 был мотор воздушного охлаждения. Это дало возможность в суровую зиму 1941\42 года летать в самые лютые морозы, которые доходили до 30 градусов Цельсия.

В 1937 году молодой, талантливый конструктор Архип Михайлович Люлька предолагает проект первого отечественного турбоактивного двигателя. По его расчетам, такой двигатель мог разогнать самолет до 900 км\ч. Но только спустя несколько лет, в 1946 году Появляется первый реактивный истребитель Су-9. Сухой ввел в него много новшеств: стабилизатор с изменяемым углом установки и управляемый специальным электромеханизмом, мягкие протектированные баки для топлива, стартовые пороховые ускорители, катапультируемое сиденье летчика, тормозной парашют, бустер(гидроусилитель руля). Летно-технические характеристики для такого тяжелого истребителя были просто потрясающими: скорость - до 900 км\ч, продолжительность полета - 1 ч 44 мин, дальность - более 1100 км, потолок 12750 м. Вооружение - одна пушка Н-37, две- Н-23, две бомбы по 250 кг и одна 500 кг. Но единственной проблемой были флаттер и помпаж, возникающие на скорости более 800 км\ч, но и они впоследствие были устранены.