Эта кратковременная, продолжавшаяся всего три месяца, работа в авиации увлекла Ильюшина, и он стал интересоваться самолетами, читать все, что писалось тогда по авиации.
Когда в декабре 1914 года Сергей Ильюшин был досрочно призван в армию, он стал добиваться, чтобы его направили в авиацию. И он этого добился. В январе 1916 года его направляют в Петроград, и здесь до весны 1918 года он служит на том же Комендантском аэродроме, сначала ангарным рабочим, затем помощником моториста и наконец авиамотористом. Работая авиамотористом, он в то же время обучается лётному делу и в 1917 году сдает экзамен на пилота-авиатора при школе Всероссийского аэроклуба.
Правда, после демобилизации около года Ильюшин в качестве заведующего отделом сооружений Вологодского совета народного хозяйства не имеет ничего общего с авиацией, но в мае 1919 года он возвращается в Красную Армию, работает авиационным механиком шестого авиационного поезда, затем переводится старшим механиком во второй авиапарк Кавказского фронта, а в 1921 году его назначают начальником мастерских кавказского авиационного поезда Отдельной Кавказской армии.
С. В. Ильюшин.
Отсюда Ильюшин и получает командировку в Московский институт инженеров воздушного флота, вскоре преобразованный в Военно-воздушную академию имени Н. Е. Жуковского.
Ильюшин окончил академию по инженерному факультету в 1926 году, но самостоятельную конструкторскую работу он начал уже на втором году своего пребывания в академии. И к этой работе и к теоретическому курсу будущий конструктор пришел с огромным практическим, можно бы сказать — «чернорабочим» опытом, доставшимся ему как авиамеханику. Как расчетливый хозяин Ильюшин употребил свой опыт прежде всего на постройку учебных планеров. При кажущейся незначительности предприятия тогда это было большое и важное дело общественного и личного — для конструктора — значения. Конструкция учебных планеров Ильюшина «Мастяжарт» (1923 год) и «Рабфаковец» (1924 год) положила начало развитию массового учебного планеризма в Советском Союзе. В день десятилетия советского планеризма правительство высоко оценило заслуги Ильюшина в этом деле и наградило его орденом Красной Звезды.
Для самого Ильюшина эта работа имела характер первоначальной школы конструкторского мастерства. Он спроектировал и построил, кроме того, ряд планеров-парителей. Планер «Москва» участвовал в 1925 году на международных состязаниях в Германии.
С легкой руки Ильюшина, русские планеристы за несколько лет научились летать на планерах дальше всех, продолжительнее всех и выше всех. Они забирались на высоту до 4 тысяч метров, держались в воздухе по тридцать восемь часов и пролетали без посадки до 650 километров. К этим рекордам они добавили первенство в области буксирования планеров, ряд женских рекордов на продолжительность полета.
Ильюшин не смотрел на планеризм, как на развлечение или как на спорт. Он предвидел в планеризме школу летчиков и конструкторов для рождающейся на его глазах советской авиации. И он не ошибся, потому что планеризм привел к конструкторскому труду и А. С. Яковлева, и О. К. Антонова, и самого С. В. Ильюшина. С планера на самолет пересели многие наши летчики, в том числе и такие мастера лётной практики, как В. Н. Головин, С. Н. Анохин, В. М. Расторгуев и др.
От планеризма к авиации Ильюшин шел не только как конструктор, но и как организатор. Он вошел в лётное дело как хозяин, поставив своей конечной целью ту же задачу: советские самолеты должны летать выше всех, дальше всех и быстрее всех.
Ильюшин понимал, что эта задача не может быть выполнена одним человеком, и он прежде всего решил создать творческий авиационный коллектив.
Типично русский человек, Ильюшин с первых же самостоятельных шагов в конструкторском деле отнесся к нему, как к великому национальному делу. Он проектировал планеры и участвовал в организации наших первых планерных состязаний, он учился сам и учил других. Его, студента академии, окружала молодежь, к нему приходили за помощью и советом.
Летчики-испытатели Владимир Коккинаки (слева) и Валентин Коккинаки (справа) у самолета «Ил-12» в годы Великой Отечественной войны.
По тому глубокому увлечению, с которым Ильюшин работал над дипломным проектом истребителя, можно думать, что конструкторская работа была истинным его призванием. Но, окончив академию, он не сразу взялся за нее. Пять лет, с 1926 по 1931 год, Ильюшин бессменно председательствовал в самолетостроительной секции Научно-технического комитета Военно-воздушных сил Красной Армии, а с весны 1930 года еще работает и в Научно-испытательном институте в качестве помощника начальника по научно-технической части. Только в 1932 году на заводе имени Менжинского приступает Ильюшин к конструкторской работе и создает здесь свой известный двухмоторный транспортный самолет, которому присваивает литеры Центрального конструкторского бюро — «ЦКБ». На этой машине с большим радиусом действия и значительной крейсерской скоростью В. К. Коккинаки установил ряд международных высотных рекордов, сделав впервые на двухмоторном самолете «мертвую петлю», и затем в 1938 году совершил полет из Москвы в район Владивостока, покрыв 7600 километров за двадцать четыре часа тридцать шесть минут.