В феврале 1920 г. был репатриирован в г. Фиуме, к тому времени отошедший к Италии. В 1922 г., работая на заводах Изотта-Фраскини, окончил Миланский политехнический институт. В этом же году окончил летную школу в Риме. В 1921 г. стал членом ИКП и из-за преследования властей, в 1923 г. был направлен в СССР, для помощи молодой республике в области авиации, к которой он относился как к своей основной профессии. С 1923 по 1925 гг. во время в службы в РККА был старшим инженером и начальником отдела на Научно-опытном аэродроме (НОА), ныне Чкаловский. Затем был переведен в Севастополь и назначен старшим инженером авиации Черного моря в звании комбрига. В 1929 г. участвовал в организации перелета самолета АНТ-4 «Страна Советов» в Америку, обеспечивая морской участок маршрута, за что был награжден Почетной Грамотой. Став достаточно известным в авиационных кругах, он в конце 1929 г. сделал в ЦАГИ доклад о своих разработках гидросамолетов трех весовых классов, которые он считал необходимыми ВМФ.

 

По предложению ЦАГИ и военных из ВВС Правительство приняло решение предоставить ему возможность работы над своими самолетами. Бартини возвращается в Москву, и начинает работать в КБ по гидроавиации на заводах №22 и №39 в качестве Главного конструктора своих проектов до августа 1930 г. За критичное письмо на имя Сталина его увольняют из КБ, но стараниями руководителей ВВС страны, на заводе №22 ему создается небольшое КБ. Здесь, за три года работы, создается экспериментальный самолет «Сталь-6». До 1938, Бартини создает самолеты «Сталь-6», дальний арктический разведчик ДАР и пассажирский «Сталь-7», которые отличают неординарность, глубокое научное обоснование принимаемых конструктивных решений. Многие из его решений, обеспечивавших прогресс авиации, внедрялись на других самолетах или даже изобретались заново многие годы спустя.

В январе 1938 г. Бартини был арестован, однако, ему дали возможность работать, и он принимал участие в переделке самолета «Сталь-7» в ДБ-240 и в Ер-2. Но основными вопросами, которые заботили Бартини в заключении в Москве и в Омске в 1940 – 1943 гг. был ... сверхзвук. Первый его проект перехватчика Р-114 не был реализован. Затем был выполнен проект немыслимого для того времени транспортного самолета Т-117, способного перевозить танки. Этот проект был одобрен Сталиным. Бартини с небольшой группой таких же, как и он заключенных инженеров перевозится в Таганрог, где на серийном заводе им. Димитрова создается небольшое ОКБ-86. Самолет Т-117 был изготовлен почти на 80%, однако его строительство было прекращено из-за нехватки двигателей. Чертежи самолета Т-117 были переданы организованной в Киеве фирме Антонова. Многие разработки Бартини в последствии внедрялись на самолетах «Ан».

В Таганроге им были созданы проекты крупных транспортных самолетов с комбинированной силовой установкой (поршневые и ТРД) – Т 200 и Т-210. На самолете Т-210 было применено УПС - решение также опередившее время. В 1952 г. Бартини переезжает в Новосибирск, где выполняет обширные экспериментальные  исследования в области сверхзвуковых скоростей полета самолетов. На основании этих исследований Бартини создает проект Т-203 - летающее крыло переменной по размаху стреловидности и с аэродинамической круткой (прототип крыла «Валькирии», «Конкорда» и Ту-144), проект стратегического сверхзвукового самолета А-55.

После полной реабилитации Бартини возвращается в Москву. В ОКБ Н.И. Камова, где было организовано небольшое КБ, он создает проекты А 57, Р-57, Е-57, Ф-57 - проекты сверхзвуковых крупных транспортных самолетов для перевозки ракет различных классов, вплоть до баллистических. Именно в этот период рождается ещё одна выдающаяся идея - идея создания крупного самолета - амфибии вертикального взлета и посадки, который бы позволял охватывать транспортными операциями большую часть поверхности нашей планеты, включая вечные льды и пустыни, моря и океаны. Завершенный в 1963 г. проект самолета МВА-62 был предложен военным и включен в систему противолодочной обороны в составе авиации ВМФ. В этом проекте Бартини свел к минимуму влияние главного противника гидроавиации – недостаточную мореходность, применив вертикальный взлет и посадку.

Этот самолет, существенно улучшенный и ставший проектом ВВА-14, был разработан и построен под его руководством на ТАНТК им. Бериева. Самолет, учитывая его сложность и проблематичность, был экспериментальным.

 

Самолет ВВА-14 стал великолепной школой для коллектива ТАНТК им. Бериева, позволив успешно разрабатывать последующие конструкции, среди которых неповторимый самолет-амфибия А-40 «Альбатроc». Бартини также работал над проектами гигантских экранопланов и экранолетов массой до 2500 т. Всего Р.Л. Бартини создал свыше 60 проектов самолетов.

 

Помимо технического творчества и научной деятельности в области авиации, Бартини вел научные разработки по теории транспорта, по оценке эффективности авиационных машин, в области философии и математизации её, по теории материи и времени и др. Его работы в области физики и космологии позволили определить ряд основополагающих констант в форме математических зависимостей, обеспечивающих высокую точность теоретических прогнозов некоторых явлений в физике и космологии, и которые подтверждаются в современных экспериментальных исследованиях многих физиков мира. Бартини был многогранной личностью: он прекрасно рисовал, владел шестью иностранными языками, писал стихи.

Однако лучше всего подвести итог деятельности Бартини словами Генерального конструктора О.К. Антонов: «Бартини был богат, безмерно богат идеями и поэтому щедр. Его идеи намного опережали свое время, и поэтому лишь часть из них воплотилась в металл, в самолеты. Но и то, что не воплотилось в металл, сыграло положительную роль катализатора прогресса нашей авиатехники. Это был простой, скромный человек, не отступивший ни на йоту от своей данной в молодости клятвы - чтобы красные самолеты летали быстрее черных», отметили в пресс-службе ТАНТК им. Бериева.