С января 1917 г. Павел Сухой принимает участие в боевых действиях на Северо-Западном фронте, сначала в должности младшего офицера 733 пехотного полка, а с октября - помощника начальника пулеметной команды этого же полка. В марте 1918 г. подпоручик Сухой по болезни (туберкулез легких) увольняется с военной службы.

Возвратившись в Москву, он пытается совмещать лечение с продолжением обучения в МТУ, но условия жизни заставляют его осенью 1918 г. вернуться на родину.

В течение двух последующих лет Павел Сухой преподавал математику в Лунинецкой и Гомельской школах второй ступени Западной железной дороги, работал инструктором промысловой кооперации Гомельского Райсоюза.

В сентябре 1920 г., согласно Декрету СНК, Правлением Гомельского Райсоюза он командируется в Московское Высшее Техническое училище для продолжения обучения.

В начале 1925 г. Центральный аэрогидродинамический институт (ЦАГИ) и Научно-технический отдел Высшего Совета Народного хозяйства СССР (НТО ВСНХ СССР) обратились к руководству трех вузов Москвы (МВТУ, Академии Воздушного Флота (АВФ) им. проф. Н.Е. Жуковского и МГУ) с просьбой направить на стажировку в ЦАГИ наиболее способных студентов старших курсов. Среди пяти студентов-стажеров, командированных МВТУ, был П.О. Сухой.

ЦАГИ начал свою деятельность по постановлению НТО ВСНХ от 1 декабря 1918 г. в составе семи отделов: общетеоретического; авиационного с отделением винтомоторных групп; средств сообщения; изучения и разработки конструкций; приложения аэро- и гидродинамики к сооружениям; научно-технической специализации по аэро- и гидродинамике.

Институту поручалось проведение фундаментальных теоретических и экспериментальных исследований в области аэро- и гидродинамики в целях практического использования их в различных отраслях техники.