Долгих четыре года Бартини проводит в лагере под Владивостоком. Примерно там же и в это же время находится Иосип Броз Тито, тоже военнопленный австро-венгерской армии. Как и Тито, и многие другие, Бартини загорелся идеалами русской революции. Когда в 1920-м его репатриировали в Италию, сын барона был уже законченным коммунистом. Начав учиться в Миланском политехническом институте, Бартини вступил в Итальянскую коммунистическую партию. Скоро он участвует в первом серьезном деле комячейки. Накануне Генуэзской конференции группа русских эмигрантов под руководством Савинкова готовила теракт. Используя баронский титул и связи отца, Бартини вышел на Юсупова и умело расположил его к себе. Его привлекли к планируемому покушению на Г.В. Чичерина. Но перед самым покушением штаб заговорщиков и мастерская по производству бомб взорвались,
В 1922 году к власти в Италии пришел Муссолини, а вскоре после этого Бартини попал в организованную фашистами автокатастрофу и пережил клиническую смерть. Наверное, с этого момента начинаются некоторые странности в его поведении и удивительная творческая прозорливость. Из-за угрозы возможной расправы в 1923 году Бартини был вынужден уехать в СССР. Поначалу он работает пилотом-испытателем. В 1932 году по протекции Тухачевского и Баранова Бартини перевели из пилотов НИИ ВВС в начальники научно-исследовательского отдела при научно-опытном аэродроме. Началось проектирование предложенного еще в 1930 году ЭИ — экспериментального истребителя, позднее известного как «Сталь-6». Работа окончилась удачей, и за ней последовал самолет «Сталь-7», показывавший большую скорость. Во время рекордного полета на 5000 километров 28 августа 1939 года этот самолет показал скорость 404 км/час. Такой скорости на данной дальности мир еще не знал. Самолет можно было переделать в бомбардировщик, но из-за ареста Бартини работы доводил до конца конструктор Ермолаев. Осенью 1941-го, когда немцы захватили балтийские аэродромы Ханко и Эзель, «Илы» уже не могли долететь до Берлина и вернуться назад; самолетов же ТБ-7 было мало. Но бомбежки германской столицы продолжили с подмосковных аэродромов ермолаевские бомбардировщики ДБ-240 (Ер-2).
Когда Бартини только доставили из Сибири, поначалу он был в КБ Дмитрия Людвиговича Томашевича — бывшего заместителя Поликарпова.
Созданный Томашевичем истребитель в серию не пошел, «Яки» и «Ла» достаточно хорошо били немцев. Томашевича и его конструкторов перевели к Мясищеву.
Бартини разработал у Томашевича два выдающихся проекта, и в начале 1942 года Бартини по приказу Берии доставили из Омска, куда эвакуировали тюремные КБ, в Москву. В Омске Бартини проектировал сверхзвуковые истребители «Р» и истребитель-перехватчик Р-114. «Р» был одноместным истребителем типа «летающее крыло» с крылом переменной стреловидности и однолыжным убирающимся шасси. Р-114 — истребитель-перехватчик с четырьмя ЖРД В.П. Глушко по 300 кг тяги каждый и со стреловидным крылом (33° по передней кромке). К самолету разрабатывался инфракрасный локатор. Р-114 должен был развивать невиданную для 1942 года скорость — более 2000 км/ч. В разработке проекта участвовали: по технологии — Е.П. Шекунов, по прочности — В.Н. Беляев, по локатору — К.Е. Полищук. Эти проекты были слишком смелыми, в военное время об их реализации речь идти не могла. Осенью 1943 года ОКБ было закрыто.
В 1946 году у Бартини был готов следующий проект. Он разработал самолет, способный перевозить танки. Сталин этот проект одобрил, и Бартини с группой таких же зеков-инженеров был отправлен в Таганрог, на авиазавод им. Димитрова. «Танковоз» был готов на 80 процентов, когда внезапно проект закрыли. Двигатели, необходимые гиганту, были нужнее для создания стратегических Ту-4. Чертежи грузового самолета отправили в Киев, в КБ Антонова. В 60-е он вернул их Бартини с благодарностью за те находки, что внедрил позже на своих «Анах».
В 1948-м Бартини освободили. До 1952-го он был главным конструктором в Таганроге, а затем начальником отдела в Новосибирске. Там он продолжил эксперименты по сверхзвуковым самолетам и создал проект Т-203: летающее крыло переменной стреловидности, предвосхитившее крылья «Ту-144» и англо-французского «Конкорда».
В 1955 году Бартини предложил еще один смелый новаторский проект. В связи с тем, что дальность полета самолетов была недостаточна, он предложил создать сверхзвуковую летающую лодку-бомбардировщик средней дальности А-57. Самолет мог стартовать с воды — а это было важно, поскольку немногочисленные взлетно-посадочные полосы аэродромов для стратегической авиации могли быть легко выведены из строя. Самолет мог садиться на воду, в непосредственной близости от берега противника и пополнять запасы топлива с корабля или подводной лодки.
Поначалу предложение отклонили, поскольку оно было сочтено нереальным. Но тут помог старый товарищ по заключению,
С.П. Королев. Для продолжения своих работ Р.Л. Бартини в апреле 1957 года был откомандирован в ОКБС в Москве. К работе по стратегическому А-57 были привлечены ЦАГИ и ЦИАМ.