Окончив учёбу в 1925 году, Михаил Тихонравов работал на нескольких авиационных предприятиях.
Конструктор ряда планёров:
- АВФ-1 «Арап» (1923 год) (Академия Воздушного Флота-1),
- АВФ-22 «Змей Горыныч» (1925 год, совместно с Владимиром Сергеевичем Вахмистровым),
- «Жар-Птица» (1927 год, совместно с Анатолием Александровичем Дубровиным),
- «Гамаюн»,
- «Скиф» (оба 1928 год),
- «Комсомольская Правда» («Жар-Птица-2», 1929 год),
- «Скиф-2» (1931 год; все - совместно с Владимиром Сергеевичем Вахмистровым и Анатолием Александровичем Дубровиным).
Тихонравов познакомился в секции планеризма при ОСОАВИАХИМе СССР с Сергеем Павловичем Королёвым, их знакомство перешло в тесное сотрудничество.
По предложению Королёва он возглавил работы по созданию баллистических ракет на жидком топливе, закончившиеся первыми успешными запусками.
В 1932 году Тихонравов работал начальником бригады в Группе изучения реактивного движения, в ходе которой разрабатывал первый советский двухступенчатый ракетный двигатель.
В 1933 годуон руководил созданием первой советской ракеты с двигателем на гибридном топливе.
С 1934 года работал начальником отдела Реактивного института.
С 1938 года Михаил Тихонравов занимался исследованием жидкостных ракетных двигателей, разработкой ракет для изучения верхних слоев атмосферы, однако в конце тридцатых годов работы по созданию жидкостных баллистических ракет были свёрнуты и Тихонравов занялся разработкой снарядов для «Катюш».
В 1940-1943 годы возглавлял конструкторскую группу, разрабатывавшую (под общим руководством Андрея Григорьевича Костикова) экспериментальный истребитель-перехватчик «302» с силовой установкой, состоящей из ЖРД и двух ПВРД.
В середине 1940-х годов (1945-1946 годы) Михаил Клавдиевич Тихонравов создал в Реактивном научно-исследовательском институте(РНИИ, позже НИИ-1) группу сотрудников для разработки проекта пилотируемого аппарата, вертикально запускаемого одноступенчатой ракетой (типа Р-1) на высоту до 200 км (проект ВР-190).
Дальнейшие достижения Михаила Клавдиевича Тихонравова в научной и инженерной областях сложно отделить от деятельности руководимой им группы, состав которой время от времени менялся, но продолжал оставаться единым взаимодополняющим друг друга сообществом высококлассных специалистов.
Проект ВР-190 осуществлён не был.
В отделе Петра Ивановича Иванова Михаил Клавдиевич, хорошо зная труды Константина Эдуардовича Циолковского, помимо других работ, предложил исследования составных ракет.
В отделе стали разрабатываться приемлемые способы расчёта траекторий полёта составных ракет пакетной схемы, отыскания оптимальных конструктивно-баллистических параметров ракет, и проводиться исследовательские расчёты.
Разработка таких методов была необходима, поскольку в то время расчёты приходилось вести на ручных механических машинках (арифмометрах).
