После революции завод был национализирован и в январе 1920 г. получил наименование Государственный авиационный завод № 10 «Лебедь». На предприятии велись сборка и ремонт самолетов иностранных конструкций.

Развивая отечественное авиастроение, с 1924 г. в Таганроге запускается в серийное производство самолет-разведчик Р-1 конструкции Н.Н. Поликарпова. Чуть позже, параллельно начинается выпуск его поплавкового варианта МР-1. Всего на таганрогском заводе было построено свыше 1600 самолетов Р-1 и МР-1.

4 июля 1925 г. принято решение Правительства о развитии завода как крупнейшего самолетостроительного предприятия на юге страны. Быстрыми темпами идет строительство новых производственных корпусов, начато сооружение гидробазы, производство оснащается новыми станками, оборудованием и инструментом. С 1 декабря 1927 г. предприятие получает новое наименование — «завод № 31».

С постройкой гидробазы в Таганроге проходят испытания гидросамолеты И.П. Григоровича МУ-2, МР-3, МР-5 (МБР-1), РОМ-1, РОМ-2. В 30-х гг. в Таганроге ставились на поплавки бомбардировщики А.Н. Туполева ТБ-1, серийно строились пассажирские самолеты АНТ-9, многоцелевые самолеты Р-6 и их поплавковый вариант МР-6, самолеты-разведчики Р-5 Н.Н. Поликарпова. По лицензии выпускались итальянские гидросамолеты С-62бис (МБР-4). Быстро было освоено производство самолета- амфибии В.Б. Шаврова Ш-2.

1 октября 1934 г. в истории авиационного Таганрога начинается новый этап. Именно к этой дате при авиационном заводе № 31 было предписано организовать Центральное конструкторское бюро морского самолетостроения. Молодой инженер Георгий Бериев назначается главным конструктором ЦКБ МС. Завод приступает к серийному производству летающих лодок МБР-2, выпущенных в 1365 экземплярах и ставших самым массовым советским гидросамолетом. В 30-е гг. на заводе строятся также опытные самолеты, разработанные ЦКБ МС — КОР-1, МБР-5, МДР-5, МБР-7, КОР-2 (Бе-4). В декабре 1934 г. постановлением ЦИК СССР заводу № 31 присвоено имя Георгия Димитрова.

В преддверии второй мировой войны в Таганроге серийно выпускаются гидросамолеты И.В. Четверикова МДР-6 (Че-2) и ближние бомбардировщики П.О. Сухого ББ-1 (Су-2). Начинается массовое строительство истребителей ЛаГГ-3.

В начале Великой Отечественной войны конструкторское бюро Бериева эвакуируется в Омск, а затем в Красноярск, где строятся КОР-2, а авиационный завод № 31 из Таганрога передислоцируется в Тбилиси. Всего в период с 1941 по 1944 гг. в Таганроге и Тбилиси было построено в общей сложности 2550 истребителей ЛаГГ-3. После освобождения Таганрога начинается восстановление разрушенного авиационного завода. Предприятие получает наименование «завод № 86». Не смотря на разруху, в цехах ведется ремонт боевых самолетов в интересах фронта.

Осенью 1946 г. на заводе № 86 было образовано ОКБ-86 НКВД СССР во главе с Робертом Бартини, в котором проектировался первый отечественный широкофюзеляжный транспортный самолет Т-117.

Возвращаются в Таганрог и специалисты морского самолетостроения во главе с Георгием Бериевым. 9 февраля 1946 г. конструкторское бюро преобразуется в Государственный союзный опытный завод № 49 морского самолетостроения. В серийное производство на заводе № 86 запускается гидросамолет Бе-6 (с 1952 по 1957 гг. было выпущено 123 таких машины), а затем — реактивная летающая лодка — разведчик-торпедоносец Бе-10 (в 1958–1961 гг. выпущено 27 машин).

В 1959 г. директором завода становится С.М. Головин. Почти 20 лет он возглавлял предприятие и вошел в историю завода живой легендой, пройдя путь от ученика слесаря до директора. Под его руководством прошло освоение производства Бе-10, Бе-12, Бе-30 и Ту-142.

В начале 60-х гг. серийное производство гидросамолетов Бе-10 уже подходило к концу, а самолет-амфибия Бе-12 еще только проходил испытания. Мощности предприятия оказались недозагруженными, поэтому в 1960 г. в Таганрог с завода № 256 в Дубне было передано производство самолетов-снарядов (авиационных крылатых ракет) Х-20М. Они строились в Таганроге до 1964 г. Еще одним направлением деятельности предприятия с 1958 г. стало серийное производство воздушных мишеней различных типов, необходимых для обеспечения зенитных и ракетных стрельб.

18 октября 1960 г. выполнен первый полет самолета-амфибии Бе-12, который серийно строился в Таганроге в 1963–1973 гг. (всего были выпущены 142 машины всех модификаций). В 1968 г. был создан самолет для местных воздушных линий Бе-30 (Бе-32), а в 1972-м — экспериментальный образец самолета-амфибии вертикального взлета и посадки ВВА-14 по проекту Р.Л. Бартини.

Тем временем с 1971 г. на серийном заводе начинается подготовка к производству нового самолета. Это был созданный в ОКБ А.Н. Туполева на базе морского разведчика Ту-95РЦ дальний противолодочный самолет Ту-142. 25 июля 1975 г. в воздух поднялся первый Ту-142М таганрогской постройки. Он выпускался на заводе в разных модификациях вплоть до 1994 г. На его базе бериевцами создана собственная модификация — самолет- ретранслятор Ту-142МР, который также выпускался серийно. Партия из восьми противолодочных Ту-142МЭ в экспортном варианте во второй половине 80-х была построена и поставлена авиации ВМС Индии.

Первый серийно модернизированный авиационный комплекс дальнего радиолокационного обнаружения А-50У передан ВВС России 31 октября 2011 г.