Свою конструкторскую деятельность П.О. Сухой начал в небольшой группе А.И. Путилова. Этот коллектив занимался проектированием фюзеляжей, шасси и их увязкой с другими узлами и системами, практически, всех самолетов, созданных в АГОС. С 1925 г. Павел Осипович в составе этой группы, а позднее бригады принимал участие в создании самолетов: АНТ-3 (Р-3); АНТ-4 (ТБ-1); АНТ-5 (И-4); АНТ-6 (ТБ-3); АНТ-7 (Р-6); АНТ-9; АНТ-10 (Р-7); АНТ-12 (И-5); АНТ-13 (И-8); АНТ-14; АНТ-17(ТШ-Б).
Сравнительно быстро молодой инженер П.О. Сухой стал авторитетным высококвалифицированным специалистом. Поскольку А.И. Путилов с 1922 г. совмещал конструкторскую деятельность с преподавательской работой в АВФ им. проф. Н.Е. Жуковского (с 1925 г. Военно-Воздушная Академия РККА им. проф. Н.Е. Жуковского), то в его отсутствии обязанности начальника бригады возлагались на П.О. Сухого. В апреле 1930 г. А.И. Путилов был откомандирован из ЦАГИ и возглавил конструкторскую группу по стальному самолетостроению «Добролета» (ОСД), а руководство бригадой №4 АГОС практически перешло к П.О. Сухому.
В марте 1930 г. советская авиапромышленность подверглась очередным организационным мероприятиям - в составе Авиатреста образовали Всесоюзное авиационное объединение (ВАО). В апреле в связи с утверждением Устава ВАО Авиатрест был расформирован.
Зарождение отечественной авиационной промышленности происходило на базе нескольких национализированных предприятий, которые в декабре 1918 г. подчинили Главному управлению авиапромышленных заводов( Главкоавиа) ВСНХ.
В декабре 1919 г. Главкоавиа перешло в ведение Совета военной промышленности.
Весной 1921 г. Главкоавиа вновь переподчинили ВСНХ. Летом 1921 г. было образовано Главное управление военной промышленностью (ГУВП) ВСНХ с подчинением ему Главкоавиа и Промвоенсовета.
Вначале 1925г. под непосредственным управлением ВСНХ СССР был создан Авиатрест, впоследствии перешедший в ведение Главного управления металлопромышленности (ГУМП) ВСНХ СССР. К концу 1920-х гг. Авиатрест включал уже пять самолетостроительных заводов (1, 22, 23, 25, 31), три моторостроительных (24, 26, 29) и три подсобных завода (28, 36, 41).
Летом 1930 г. ВАО перешло в ведение Наркомата по военным и морским делам (НКВМ), в связи с чем ЦАГИ был подчинен начальнику Главного Управления ВВС РККА П.И. Баранову.
4 октября 1930 г. группа ОСД «Добролета» под эгидой Главной инспекции ГВФ была реорганизована в НИИ ГВФ. Заведующим отделом опытного самолетостроения и главным конструктором НИИ ГВФ назначили А.И.Путилова. Освободившуюся должность начальника бригады №4 АГОС ЦАГИ занял П.О. Сухой.