Nach der Gründung eines eigenen Flugzeugwerkes im Jahr 1926 legte Hans Klemm mit den unterschiedlichsten Typen los. Es war eine schwierige Zeit und Klemm hatte zu kämpfen. Seine Kleinflugzeuge wurden nicht überall positiv aufgenommen. Aber von der Klemm 25 wurden schließlich über 600 Maschinen gebaut. Mit einer Serie von viersitzigen Reiseflugzeugen gelang ihm schließlich Anfang der 1930er-Jahre der Durchbruch. Die viersitzigen Kabinenflugzeuge Kl 31 und schließlich die Kl 32 machten seinen Namen bekannt. Nach der Machtergreifung der Nationalsozialisten erhielten die Klemmwerke den Auftrag, ein zweisitziges Schulflugzeug für die im Aufbau begriffene Luftwaffe zu schaffen. Der Trainer Kl 35 flog erstmals 1935 und wurde bis zum Mai 1943 gebaut. 1341 Maschinen verließen die Hallen bei Klemm und bei Nachbaubetrieben in den Niederlanden und bei der tschechischen Firma Zlin.
Im Dritten Reich drängte die staatlich bevorzugte Militärfliegerei die Sportpiloten der zivilen Luftfahrt immer mehr in den Hintergrund. Sehr zum Missfallen von Hanns Klemm. Nach der Machtergreifung der Nationalsozialisten 1933 war er in der ersten Begeisterung in die NSADP eingetreten, erklärte aber 1943 enttäuscht seinen Parteiaustritt. Das Reichsluftfahrtministerium (RLM) hatte kurz zuvor seine Firma wegen seiner Abneigung gegen den Bau von Kampfflugzeugen unter staatliche Aufsicht gestellt.
Er hatte bis dahin erfolgreiche Sport- oder Reiseflugzeuge entwickelt. Die Klemm 36 und später die beiden kleinen Klemm 105 und 106 sowie die viersitzige und sehr elegante Klemm 107. Dazu hatte Klemm auch die Holzbauweise perfektioniert. Er setzte ausschließlich Holz als Werkstoff ein. Aus dünnen Lamellen, die in Form gepresst und verleimt wurden, schaffte er sehr stabile Bauteile. Vor allem waren seine Baumaterialien kostengünstig. Klemm wollte weiter forschen und fortschrittliche Flugzeuge bauen, die mit Metallflugzeugen konkurrieren können. Noch während des Krieges wurde eine kleine Serie der Klemm 105 gebaut. Von der verbesserten Serie 107 entstanden sieben Stück. Wegen der Kriegseinwirkungen konnte das Projekt nicht weiterverfolgt werden. Um einfacher arbeiten zu können, wurden die Spannten bei Klemm halbiert und auf einer ebenen Lehre aufgebaut. Darüber wurde dünnes Sperrholz als Beplankung aufgezogen. Zusammengeschraubt und verleimt, konnte die Halbschalen-Bauweise mit Metallflugzeugen durchaus konkurrieren.
1943 zwang das RLM die Firma Klemm jedoch von der reinen Holzbauweise abzugehen und gegen den Willen des Gründers, Militärflugzeuge zu bauen. Zuerst wurden Teile für die Schulmaschine Arado Ar 96, dann der Raketenjäger Messerschmitt Me 163 bei Klemm gefertigt. Der Konflikt mit den Machthabern gipfelte 1944 in der Verhaftung des Flugzeugpioniers durch die Gestapo. Mit dem Krieg endete auch die Ära Klemm. Doch von der Kl 107 überlebt ein kompletter Zeichnungssatz die Kriegswirren. Die Siegermächte ließen 1945 das Werk des mittlerweile 60-Jährigen in Böblingen demontieren. Zehn Jahre später ernannte die Stadt Böblingen Hanns Klemm zum Ehrenbürger, 1960 erhielt er das Große Bundesverdienstkreuz. Am 30. April 1961 starb der Luftfahrtpionier auf seinem Alterssitz Fischbachau in Oberbayern.
