Проект стратостата неоднократно пересматривался. В июне 1933 года оболочка доведена в объеме до 24940 куб. м. А уже в августе готовый стратостат осмотрела комиссия Гражданского воздушного флота под руководством Спасского и посчитала его годным к полету, несмотря на то что люк кабины признали неудовлетворительным по возможности его закрывать.
Экипаж «Осоавиахима-1» составили трое стратонавтов: Павел Федосеенко, Андрей Васенко и Илья Усыскин. «Граждане стратосферы», «красноармейцы воздуха», «революционеры науки», «триумфаторы неба» — так называли их в газетах.
Командир Павел Федосеенко воздухоплаванием увлекся в 1915 году, когда ему не исполнилось и семнадцати лет. Во время Гражданской войны он руководил воздухоплавательным отрядом и только на врангелевском фронте совершил сто разведочных подъемов на аэростате. С 1921 года Федосеенко регулярно участвовал в полетах и ставил новые рекорды. Он окончил Военно-воздушную академию и факультет дирижаблестроения Комбината гражданского воздушного флота. Мечта о полете в стратосферу зародилась у Федосеенко после того, как он вместе с А.А. Фридманом поднялся на рекордную для СССР высоту — 7400 метров.
Удивительная личность и другой член экипажа «Осоавиахима», Андрей Васенко, главный конструктор по аэростатостроению Института аэрофотосъемки. Он работал над созданием аэростатов, предназначенных для метеорологических наблюдений в высоких слоях атмосферы и для аэрофотосъемок больших площадей земной поверхности. Васенко пытался также разрешить проблему обледенения воздушных кораблей.
Самый молодой член экипажа Илья Усыскин, сын кузнеца, уже в четырнадцать лет в совершенстве владел немецким, читал в подлиннике Гейне и Гете. Во время учебы в аспирантуре Физико-технического института (Ленинград) Усыскин выполнил две крупные научно-исследовательские работы по дифракции быстрых электронов. «Да, это открытие мирового значения», — отмечал его наставник академик А.Ф. Иоффе. Позже молодой ученый сконструировал компактную камеру Вильсона для исследований космических лучей.
Стратонавтам «Осоавиахима-1» предстояло получить новые сведения о физическом состоянии верхних слоев атмосферы, химическом составе воздуха, природе космических лучей, интенсивности космического излучения, величине напряженности магнитного поля Земли в стратосфере.
Для проведения научных наблюдений стратостат оснастили лучшими приборами, созданными в Главной геофизической обсерватории, а также в Радиевом и Физико-техническом институтах. Полет заинтересовал и ученых Института экспериментальной биологии, решивших отправить в стратосферу «команду» мушек-дрозофилл.