9 января 1881 года скончался Эдуард Игнатьевич Циолковский, отец Константина, но из-за того, что письмо пришло с большим запозданием, сын не попал на его похороны.
В первые три года (1880–1883) жизни в Боровске Константин Эдуардович пишет первые научные работы: «Теория газов», «Продолжительность лучеиспускания Солнца», «Свободное пространство», «Механика подобно изменяющегося организма». Так как он не обладал актуальной информацией о научных открытиях, произошел курьезный случай: при работе над «Теорией газов» Циолковский написал о своих выводах выдающемуся ученому, автору периодической таблицы химических элементов Дмитрию Ивановичу Менделееву, на что тот ответил, что работа Циолковского очень интересная, но кинетическую теорию газов открыли 25 лет назад. В силу оторванности Циолковского от научного сообщества некоторые его работы повторяют и подтверждают открытия, которые произвели раньше Константина Эдуардовича другие ученые и изобретатели.
Постепенно рос научный вес и известность Константина Эдуардовича, и в 1887 году, благодаря знакомству с Александром Григорьевичем Столетовым, первооткрывателем явления фотоэффекта, профессором Московского университета, возглавлявшим физическое отделение Общества любителей естествознания, антропологии и этнографии, состоялось выступление на заседании Общества любителей естествознания в Большом зале Политехнического музея с докладом о металлическом управляемом аэростате. Это был успешный дебют молодого ученого.
Но за успехами, к сожалению, следуют неудачи. В апреле того же 1887 года, буквально сразу после возвращения в Боровск из Москвы, происходит крупный пожар в доме, где снимают квартиру Циолковские. В пожаре, из которого еле спаслись все члены семьи, погибло все, включая рукописи и библиотеку. Это был сильный удар для ученого, но жажда истины и сила воли победили.
В 1890 году Циолковский отправляет свою работу о металлическом дирижабле, своей давней мечте наряду с космическими полетами, Д. И. Менделееву, который дает отрицательный отзыв о работе. Но Константин Эдуардович не сдается и возражает на замечания Менделеева, который направляет работу Циолковского в VII (воздухоплавательный) отдел Русского технического общества с просьбой заслушать доклад на данную тему. К сожалению, опять отрицательная оценка работы.
Все та же жажда истины и вера в свою исключительность и великую цель не дают опустить руки великому ученому. В 1891 году в трудах отделения физических наук Общества любителей естествознания публикуются первые работы Циолковского: «Давление жидкости на равномерно движущуюся в ней плоскость», «Как предохранить хрупкие и нежные вещи от толчков и ударов».
В 1892 году Константина Эдуардовича переводят в Калугу по личной просьбе директора народных училищ Калужской губернии, до которого давно уже доходила молва о талантливом и усердном преподавателе.
В этом же году выходит первая печатная книга Циолковского «Аэростат металлический, управляемый», изданная близким другом Циолковского Сергеем Евгеньевичем Чертковым. К сожалению, изданная книга плохо продавалась, но автор был счастлив – это ощущение запомнится ему навсегда.
В 1894 году выходит важная работа Константина Эдуардовича «Аэроплан, или Птицеподобная (авиационная) летательная машина». В работе ученый рассуждает о строении самолета. В отличие от своих коллег-изобретателей и ученых, копировавших полет птиц, Циолковский описывает схему привычного нам самолета, где используется немашущее крыло и имеются винтовые двигатели.
Через 3 года, в 1897‐м, Циолковский на собственные средства построил первую в мире аэродинамическую трубу – «воздуходувку», и начал эксперименты по исследованию сопротивления воздуха. Первые эксперименты воодушевили автора, и он отважился обратиться в Императорскую академию наук с просьбой о выделении ему материальной помощи на продолжение опытов по изучению сил сопротивления тел воздушному потоку, помещенных в созданную им «воздуходуйку». Впервые за два десятка лет научных поисков прошение о матпомощи было одобрено. На полученные средства Константин Эдуардович строит новую, больших размеров аэродинамическую трубу, на которой в течение двух лет без чьей-либо помощи получает огромный экспериментальный материал, выявляет важнейшие закономерности, которые в настоящее время составляют фундамент теоретической и практической аэродинамики. Но, к сожалению, не все так гладко. В 1901 году ученый готовит отчет об экспериментах по сопротивлению воздуха, произведенных с помощью аэродинамической трубы. Однако огромный труд ученого и достигнутые им результаты не были оценены научной общественностью. Подготовленный им в 1903 году обширный итоговый «Отчет К. Э. Циолковского Российской академии наук об опытах по сопротивлению воздуха» получил отрицательный отзыв академика Михаила Александровича Рыкачева и был сдан в архив без права публикации. Тогда Константин Эдуардович направил «резюме» в журнал «Научное обозрение», а второй экземпляр отчета удалось передать в Москву знаменитому профессору Николаю Егоровичу Жуковскому, названному уже при жизни «отцом русской авиации». Но и от Жуковского Циолковский ответа не получил и на попытки узнать о судьбе рукописи опять получил молчание. Циолковский попал в неприятную ситуацию: утрата рукописей как отчета за казенные деньги и отсутствие ответа о судьбе рукописей от Жуковского. В это же время в 1902 году профессор Жуковский сам начал производить опыты с аэродинамической трубой. Жуковский, по сути, повторил опыты, проведенные Константином Эдуардовичем, и с помощью аэродинамической трубы произвел ряд классических опытов по выяснению законов аэродинамики, которые легли в основу конструирования будущих винтовых самолетов. Профессор Жуковский, вероятно, не мог простить недипломированному самоучке из Калуги, что собственные теоретические исследования привели его к результатам, которые получил Циолковский задолго до него. Это задело самолюбие «отца русской авиации» и стало причиной замалчивания имени Константина Эдуардовича Циолковского в научном сообществе.