1904年，他设计了“加利福尼亚之箭”飞艇并制造了一台发动机。由于在飞机发动机方面的成就，1907年加入航空试验协会。1908年7月4日，他驾驶自己设计的“六月臭虫”飞机飞行获得“科学美国人”奖杯。接着他开始涉足水上飞机领域，把自己的“六月臭虫”号飞机装上两个浮筒，命名这架水上飞机为“潜鸟”，但是没能起飞成功。
1909年8月，在法国小城兰斯举行的飞行竞技会上，寇蒂斯驾驶No.1双翼飞机取得飞行速度冠军，该机安装的新型发动机也是寇蒂斯设计的。
1910年在法国巴黎举办的航空展览会，使寇蒂斯有缘见到了法国航空先驱亨利·法布尔和法布尔自己研制成功的水上飞机，该机在这次航展上引起巨大轰动。他俩讨论了许多有关水上飞机的问题，法布尔非常慷慨地向寇蒂斯提供了有关资料。由此，寇蒂斯开始思索超越法布尔，研制新原理的水上飞机。
1911年，寇蒂斯将他自己设计的陆上飞机改装成水上飞机。在机身下加了一只大浮筒，左右机翼翼尖处各安装一只小型浮筒，用于在水面滑行时保持平衡。这是第一架实用型水上飞机，寇蒂斯驾驶它访问了宾夕法尼亚号战列舰。
寇蒂斯善于向同时代的航空先驱者学习，但这个学习不是模仿而是超越。例如他学习莱特兄弟的“飞行者”号飞机用扭曲翼尖以操纵飞机转弯的方法，改进用副翼操纵，是一大技术进步；他学习法布尔的水上飞机设计，但他详细研究了浮筒式水上飞机的诸多弱点后，终于在1913年对水上飞机做了一次革命性的改进：把飞机中部的浮筒进一步放大，形成了船形机身，船身式水上飞机就此诞生，并很快取代浮筒式水上飞机，成为主流机种。
1919年5月，美国飞行员驾驶寇蒂斯设计的NC-4水上飞机首次分段飞越大西洋成功。1929年，两个航空先驱创立的曾经是竞争对手的航空公司―莱特航空公司和寇蒂斯飞机公司合并为寇蒂斯－莱特公司。该公司曾研制生产了P-40型战斗机、C-46运输机等著名飞机。