В передней части оболочки находилось носовое усиление из 20 реек, выполненных из кольчугалюминия. В хвостовой части располагались 2 горизонтальных стабилизатора с рулями высоты и 2 вертикальных. Руль направления имелся лишь на нижнем киле. Проводка управления была тросовой.
Цельнометаллическая гондола с закрытым верхом имела обтекаемую форму. Ее длина — 9 м, ширина — 2 м, высота — 3,25 м. По бокам гондолы размещались оконные проемы, в которые был вставлен прозрачный целлулоид. Передняя часть гондолы также была обильно застеклена, что обеспечивало хороший обзор. В полу гондолы находился люк для выбрасывания перед посадкой гайдропа. Гондола, выполненная из кольчугалюминия, подвешивалась к оболочке посредством системы стальных тросов диаметром 8 мм по 12 штук с каждой стороны. Силовая установка состояла из двух звездообразных двигателей воздушного охлаждения по 240 л. с., установленных на кронштейнах по обе стороны гондолы в ее задней части. Каждый двигатель приводил в движение один винт. Бензин находился в пяти дюралюминиевых баках, оборудованных системой аварийного слива. В гондоле размещался гайдроп длиной около 100 м и балласт. Им служили 350 кг воды, залитой в прорезиненные брезентовые мешки с выпускными клапанами. Открытие клапанов осуществлялось из рубки управления.
Каркас цельнометаллического оперения обтягивался материей, покрытой эмалитом. Стабилизатор нес на себе рули высоты, нижний киль — руль направления. Управление рулями осуществлялось тросовыми тягами, проходящими по смонтированным на оболочке роликам. Так как металлические агрегаты были приняты одинаковыми для обоих дирижаблей, то изготавливались сразу в двух экземплярах. Затем все было передано заказчику — «Дирижаблестрою».
На этих дирижаблях был выполнен ряд удачных полетов по таким маршрутам, как Москва — Горький — Москва, Ленинград — Москва — Ленинград, Москва — Харьков и др. 7 ноября 1932 года над Красной площадью в кильватерной колонне прошли все четыре советских дирижабля — В-1, В-2, В-3 и В-4.
За время эксплуатации дирижабли совершили ряд агитационных перелетов, во время которых велись научные исследования, отрабатывались приемы использования воздушных кораблей при таксации (учет и материальная оценка) лесов, в борьбе с лесными пожарами, при уничтожении малярийных очагов, для помощи сельскому хозяйству и т. д. В интересах ВВС проводились прыжки парашютистов, а также подъем на корабль и спуск с него людей с помощью веревочных лестниц. Готовились кадры для эксплуатации дирижаблей, постройка которых предусматривалась в будущем планом развития отрасли.
Редчайший случай произошел 6 сентября 1935 года с дирижаблем В-2. Корабль находился на бивачной стоянке на аэродроме в городе Сталино с несколькими членами экипажа на борту. Командир был на аэродроме. В 21.25 над городом неожиданно прошел шквал огромной силы. Он вырвал из земли 60 штопорных якорей, удерживавших дирижабль, и тот стал подниматься вверх. Три смельчака, схватившись за тросы, попытались удержать корабль, но оказались в воздухе. Двое сорвались с высоты 10 м, а третий — командир корабля Н. С. Гудованцев — сумел добраться до гондолы. На высоте 120 м с помощью экипажа он попал в гондолу. Когда корабль достиг 800 м высоты, удалось завести двигатели и уйти из опасной зоны. За совершенный подвиг Гудованцев был награжден орденом Красной Звезды.
По своим характеристикам дирижабли В-2 и В-3 практически не уступали зарубежным аппаратам подобного класса. Аварий и катастроф при полетах на мягких дирижаблях В-1, В-2 и В-3 не было. Все это позволяет сделать вывод, что, несмотря на отсутствие достаточного количества квалифицированных специалистов и небольшой опыт, Советский Союз к 1933 году полностью овладел техникой проектирования, постройки и эксплуатации мягких дирижаблей.
Перед «Дирижаблестроем» была поставлена новая задача — освоение производства дирижаблей полужесткого типа, которые по сравнению с мягкими аппаратами в большей мере отвечали требованиям различных отраслей народного хозяйства. Для технического руководства новым направлением отечественного дирижаблестроения в 1932 году был приглашен Умберто Нобиле. В мае 1932 года он прибыл в Долгопрудный вместе с группой конструкторов и рабочих.
В конце февраля 1933 года в результате совместных с русскими инженерами разработок появился первый советский полужесткий дирижабль СССР В-5. Его первый полет продолжительностью 1 час 15 минут состоялся 27 апреля 1933 года. Дирижабль имел небольшой объем, всего 2340 куб. м. Малые размеры В-5 объяснялись тем, что он задумывался как опытный образец полужесткого дирижабля, предназначенный для практического ознакомления советских специалистов с итальянской полужесткой системой и выявления трудностей, которые могли встретиться при постройке дирижабля значительно большей кубатуры. На нем также предполагалось проводить обучение пилотов и наземного персонала для приобретения опыта эксплуатации и обслуживания полужесткого дирижабля.
В мае того же года после успешного завершения государственных приемных испытаний, которые подтвердили, что дирижабль удовлетворяет всем техническим требованиям, оговоренным в техническом задании на проектирование, В-5 был принят на эксплуатацию в гражданский воздушный флот. По конструкции В-5 во многом был схож с хорошо себя зарекомендовавшими итальянскими полужесткими дирижаблями.
Неизменяемость формы мягкой оболочки, выполненной из двухслойной прорезиненной ткани и разделенной двумя поперечными перегородками на три отсека, обеспечивалась помимо перепада давления газа, поддерживаемого баллонетами, жесткой килевой фермой. Ферма была расположена под оболочкой, имела в поперечном сечении форму равнобедренного треугольника, обращенного вершиной вниз, и представляла собой набор жестких поперечных шпангоутов, соединенных по вершинам продольными стрингерами. К килевой ферме крепились носовое усиление, кормовое развитие с горизонтальными стабилизаторами и рулями высоты и нижний вертикальный стабилизатор с рулем направления. Верхний вертикальный стабилизатор был присоединен непосредственно к мягкой оболочке посредством матерчатых поясов и расчаливался по обе стороны тремя парами тросов. Гондола удобообтекаемой каплеобразной формы подвешивалась к килевой ферме с помощью пяти пар тросов. На борту имелся водяной балласт, помещавшийся в двух баках, емкостью 0,09 куб. м каждый.
В 1933 году было выполнено более 100 полетов, показавших, что дирижабль В-5 обладал хорошими характеристиками устойчивости и управляемости во всем диапазоне встреченных метеорологических условий. В целом дирижабль выполнил поставленные перед ним задачи.
В марте 1934 года дирижабли В-2 «Смольный» и СССР В-4 отправились по железной дороге во Владивосток. Дальше их путь лежал на мыс Дежнева, в Уэлен, куда их должен был доставить пароход «Смоленск». Из Уэлена предполагалось совершить полеты в лагерь Шмидта для спасения челюскинцев. Самолеты успели раньше. Летом 1934 года дирижабль В-4 в разобранном виде находился в эллинге Долгопрудного. Там же проходила сборка дирижабля В-7. Но 10 августа 1934 года произошло несчастье. В тот день над станцией Долгопрудная по Савеловской железной дороге гремела гроза. Молния ударила в деревянный эллинг с дирижаблями. В занявшемся пожаре оба корабля погибли.
Опыт постройки и эксплуатации В-5 явился основой для строительства крупнейшего советского дирижабля СССР В-6 «Осоавиахим», в основу конструкции которого был положен итальянский тип «N-4» с рядом усовершенствований. Объем корабля составлял 18 500 куб. м, длина — 104,5 м, максимальный диаметр — 18,8 м. Сборка дирижабля была выполнена за три месяца вместо запланированных трех с половиной. Для сравнения можно отметить, что в Италии на более оборудованных дирижаблестроительных базах сборка дирижаблей подобных размеров занимала 5–6 месяцев.
Первый полет В-6 состоялся 5 ноября 1934 года под управлением Нобиле. Продолжительность полета составила 1 час 45 минут. Последующие испытания показали, что дирижабль обладал хорошими характеристиками устойчивости и управляемости. Высокие летно-технические характеристики: полезная нагрузка — 8500 кг, пассажировместимость — 20 человек, максимальная скорость полета — 113 км/ч, дальность полета с максимальной полезной нагрузкой — 2000 км — позволяли рассматривать В-6 как первый отечественный дирижабль, способный выполнять конкретные народнохозяйственные задачи. Так, с использованием В-6 планировалось открыть первые в стране пассажирские воздушные линии большой протяженности.
Ряд успешных длительных перелетов дирижабля, в том числе установление мирового рекорда продолжительности полета (130 часов 27 минут), стали убедительным доказательством пригодности В-6 для выполнения регулярных дальних пассажирских перевозок.
Одновременно с В-6 строился полужесткий дирижабль СССР B-7 «Челюскинец» объемом 9500 куб. м. Его первый полет состоялся 16 июля 1934 года.
Отличительными особенностями конструкции этого дирижабля были расположение килевой фермы треугольного поперечного сечения вершиной вверх и применение трехпоясной системы внутренней подвески, что позволило значительно приблизить поперечное сечение оболочки к кругу. В сочетании с удачной компоновкой аппарата, позволившей значительно сократить количество и размеры отдельных элементов конструкции, выступавших за обводы оболочки, это обусловило относительно небольшую величину коэффициента лобового сопротивления дирижабля.
В 1935 году был построен аналогичный дирижабль СССР бис, а в 1936 году — СССР В-8 объемом 10 000 куб. м.
В «Дирижаблестрое» велись работы по проектированию полужесткого дирижабля объемом 55 000 куб. м со следующими параметрами: длина — 152 м, диаметр миделя — 29 м, высота — 31 м, радиус действия — до 7000 км, крейсерская скорость — 100 км/ч. Кроме того, планировалась постройка двух высотных полужестких дирижаблей с объемами 29 000 и 100 000 куб. м соответственно. Последний аппарат должен был летать на высотах около 11 000 м. Однако после В-8 ни один полужесткий дирижабль так и не был создан.