Трудовую деятельность в Советском Союзе Бартини начал с должности лаборанта-фотограмметриста в НОА, впоследствии превратившемся в Научно-испытательный институт ВВС (НИИ ВВС, ныне 929-й ГЛИЦ им. В.П.Чкалова). 10 октября 1924 года приказом начальника НОА B.С.Горшкова Бартини назначили постоянным представителем технической секции Научного Комитета ВВС.
Пять дней спустя в соответствии с другим приказом начальника Научно-опытного аэродрома Роберто Бартини уже числился как начальник Научно-технического отдела. В стенах этого учреждения под его руководством создавались специальные комиссии по испытаниям самолетов. В частности, он возглавлял испытания истребителя Н.Н.Поликарпова ИЛ-400 (И-1), самолетов Фоккера: двухместного разведчика C-IV и истребителя Д-XIII, самолетных гусеничных колес системы Корфа и Николаевича, построенных на заводе «Дукс».
Но в столице Роберт Людвигович (так его стали величать на русский манер) проработал недолго, и в 1926 году его имя в списках НОА уже не значится. По состоянию здоровья Бартини перевели в Севастополь в Управление ВВС Черного моря, где испытывались гидросамолеты. Там он продолжил службу инженером-механиком миноносной эскадрильи, состоявшей из поплавковых гидросамолетов ЮГ-1 фирмы «Юнкерс», затем – старшим инженером Управления ВВС Черного моря.
Находясь в этой должности, Роберт Людвигович не мог упустить возможности подняться в воздух. В итоге один из полетов едва не закончился трагедией. Случилось это в 1928 году во время испытаний разведчика открытого моря РОМ-1, созданного под руководством Дмитрия Павловича Григоровича. Этот эпизод из жизни Бартини дошел до нас благодаря инженеру И.А.Берлину, одному из ближайших помощников Роберта Людвиговича:
«Бартини рассказал мне об этих испытаниях, которые были поручены морскому летчику C.Т.Рыбальчуку. В один из дней на испытания РОМ-1 приехал из Москвы представитель ВВС С.В.Ильюшин (с 1926 но 1931 годы он был председателем Научно-технического комитета ВВС. – Н.Я.), которому суждено было стать одним из самых блестящих авиаконструкторов, и они вдвоем по собственной инициативе решили сами проверить машину в полете. Илыошин сел на левое командирское кресло, Бартини – на правое. Ни тот, ни другой не были морскими летчиками. И можно предположить, что дежурный гидробазы просто не решился запретить вылет большому начальству: в голубых петлицах гимнастерки Ильюшина блестели четыре ромба, на рукавах кителя Бартини – широкая комбриговская полоса. Взлетели они благополучно, но посадка едва не закончилась катастрофой. Двигательная установка – два спаренных в тандем мотора сдвинулась с места и пошла вперед, угрожая накрыть кабину вместе с экипажем. Бартини рассказывал, с каким трудом ему удалось дотянуться до сектора газа и выключить двигатели».
