Работу над проектом Калинин начал двумя годами ранее, когда предложил директору киевского авиационного завода Василию Герасименко-Ленскому собственными силами начать конструировать пассажирские самолеты. Свой первый самолет Калинин делал из материалов и запасных деталей от старых самолетов, хранившихся на складах еще со времен Первой мировой войны. Авиационный опыт позволил Калинину взяться за разработку пассажирского самолёта. Опытный образец был назван Калинин-1 (К-1). Самолёт К-1 был монопланом с верхним расположением крыла, фюзеляж был выполнен без применения обычных тогда проволочных растяжек. Такую конструкцию фюзеляжа в СССР использовали впервые. Характерной особенностью К-1 стало эллиптическое крыло. Приоритет К. Калинина в разработке конструкции такого крыла был подтвержден патентом 1923 г. Государственные испытания новой машины засвидетельствовали, что машина удовлетворяет всем требованиям к пассажирским самолетам и пригодна для использования в Гражданском воздушном флоте СССР. Самолет Калинина оказался простым в производстве, а значит, недорогим и легко ремонтируемым.
В Харькове, первой столице советской Украины, было решено создать конструкторское бюро во главе с Калининым и его ближайшими сотрудниками из киевского авиазавода. Осенью 1925 г. дипломированный инженер Константин Калинин получает должность главного конструктора и начальника производства авиаремонтных мастерских, вскоре превратившихся в Конструкторское бюро гражданского авиастроения под названием «Авиазавод имени Совнархоза УССР», а чуть позже в Харьковский авиазавод.
Константин Калинин, зная, что лучшие авиационные школы борются, мира за создание новых типов самолетов, непосредственно влияющих на военный потенциал главных стран мира, взялся за проектирование нового самолета, закладывая в него новейшие инженерные решения: эллиптическое крыло, блочное крепление двигателя, которое давало доступ ко всем его агрегатам. В качестве основного конструктивного материала им впервые был использован кольчугалюминий, что заметно повысило надежность всех элементов машины. Через два года работы на харьковском аэродроме состоялся первый полет нового самолета К-2. Члены Государственной комиссии особенно отметили неприхотливость машины к полевым условиям и безопасность взлета и посадки. Самолет давал возможность перевозить пассажиров на расстояние 1000 км со скоростью 165 км/ч и с успехом применялся для аэрофотосъемки и картографирования многих районов страны, но имел ряд технологических недостатков.
Следующим самолетом, построенным КБ в том же году, явился К-3 – воздушная «Скорая помощь», чуть позже улучшенный до К-4. Высокие качества машины подтвердили государственные испытания в НИИ ВВС. К-4 с полной нагрузкой развил среднюю скорость полета свыше 150 км/ч и, что было очень важно, показал расчетные взлетно-посадочные характеристики, был удобен для транспортировки больных. Самолет К-4 начал строиться не только как санитарный и аэрофотосъемочный, но в первую очередь как пассажирский. Всего было выпущено 44 машины. Первая для советских авиастроителей авиационная выставка в Берлине летом 1928 г. принесла успех благодаря представленным самолётам: перевозчику почты АНТ-3 А. Туполева, учебному самолету Н. Поликарпова У-2 и калининскому К-4. Это позволило завоевать СССР главный приз Берлинской выставки – Золотую медаль. Константин Калинин стал одним из известнейших авиаконструкторов не только в СССР, но и на Западе. Его пригласил на работу в свою американскую компанию выпускник КПИ Игорь Сикорский. Но Калинин считал, что он должен делать свое дело у себя на родине.
С увеличением в стране объемов пассажирских перевозок, почтовых отправлений росли потребности в оперативной доставке грузов, что потребовало создания пассажирских самолётов. Уже летом 1930 г. КБ Калинина представило на Государственные испытания новую пассажирскую машину К-5. Комиссия засвидетельствовала, что при полезной нагрузке в 1600 кг максимальная скорость самолета достигает 198 км/ч; он не нуждается в больших оборудованных аэродромах, поскольку для взлета и посадки ему достаточно 140 метров. Новый отечественный самолет по своим показателям оказался лучше немецких машин, которые до того времени эксплуатировались на воздушных путях СССР. За четыре года, начиная с 1930 г., было выпущено 296 самолетов К-5 в различных модификациях. Он стал флагманом гражданского флота СССР. Конструктор Константин Калинин был награжден орденом Трудового Красного Знамени. Среди самолётов тех времён следует отметить К-6, К-9 и К-10, разработанные специально для нужд руководства административных округов, районов и областей. Они были оборудованы экономными маломощными двигателями, садились на любую площадку и для удобства хранения имели крылья, которые можно было складывать.