Константинов изобрел один из первых электро-баллистических приборов (1844) и предложил прицел для навесной стрельбы из гладкоствольных орудий. В 1849 году он был назначен был начальником Охтинского капсюльного заведения, а вскоре — командиром Санкт-Петербургского ракетного завода. В дальнейшем деятельность Константинова была почти исключительно посвящена улучшению боевых ракет и разным усовершенствованиям в потешной пиротехнике. Он разработал проект Николаевского ракетного завода и в 1859 году был назначен начальником этого завода.
Настоящим отцом Константина Ивановича Константинова был Великий князь, цесаревич Константин Павлович — младший брат Российского императора Александра I и наместник в Царстве Польском, матерью — французская актриса Клара-Анна де Лоран. При рождении мальчик был наречён Константином Константиновичем Константиновым.
Его отец был бездетен в двух браках, поэтому тратил немалые средства на воспитание и образование своих внебрачных детей. Например, уроки музыки Константину и его сестре Констанции давал юный Шопен, которого часто для этой цели приглашали в Бельведер — летнюю варшавскую резиденцию великого князя.
Семейные обстоятельства Константина Павловича сложились так, что его детей Констанцию и Константина считали воспитанниками (приёмными детьми) князя Ивана Александровича Голицына, адъютанта великого князя. Именно по этой причине у них впоследствии изменились и отчества.
В 1831 году во время восстания поляков Константин Павлович направился из Польши в Россию, но по пути заболел холерой и умер в Витебске. Князь Голицын вместе с 13-летним Константином и де Лоран обосновывается в Петербурге.
В январе 1834 года, исполняя волю покойного Константина Павловича, князь Голицын определяет 15-летнего Константина юнкером в престижное артиллерийское училище.
Учился Константин Константинов неплохо, был «четвёртым по списку». После 2-летнего обучения он был оставлен в училище «для дальнейшего совершенствования в высших науках».
В 1836 году он окончил Михайловское артиллерийское училище и оставлен для дополнительного совершенствования своих знаний в высших классах артиллерийского училища (в будущем Михайловская артиллерийская академия). В 1838 году он был назначен командующим школой мастеров порохового и селитряного дел (ныне пиротехническая школа).
В 1840—1844 годах он был командирован за границу «для собрания полезных сведений, до артиллерии относящихся». Побывал во многих странах Европы — в Австро-Венгрии, Англии, Бельгии, Голландии, Пруссии, Франции.
Во время этой командировки Константинов делает первое изобретение — электробаллический прибор. В его создании молодому офицеру помогали Ч. Уитстон — один из владельцев лондонской фабрики музыкальных инструментов и изобретатель физических приборов и Луи Бреге — владелец фабрики точных механизмов в Париже. В то же время изобрел прибор для измерения малых промежутков времени - хроноскоп.
После возвращения в Россию в 1844 году — Константинов испытал разработанное им ещё во время заграничной командировки устройство — электробаллический прибор, предназначенный для измерения скорости вылетающего из ствола орудия артиллерийского снаряда, будучи командиром Школы мастеров и подмастерьев порохового, селитренного и серного дела при Охтенском пороховом заводе (впоследствии — Пиротехнической школы).
В это время он также внёс ряд усовершенствований в технику фейерверков — прорубные транспаранты, пиротехнический фотометр, способ сравнения форсовых составов, новую форму парашютов для осветительных ракет и ряд других.
В 1846—1847 годах начинает заниматься систематическими исследованиями ракетной техники, и первый его вклад в эту область был поистине пионерским — ракетный баллистический маятник для измерения тяги порохового двигателя.
Маятник Константинова был построен на ракетном полигоне на Волковом поле в Петербурге и испытан в присутствии членов Военно-учёного комитета. Он был высоко оценён за точность измерений и простоту вычислений,.
В 1849 году Константинов назначен был начальником Охтинского капсюльного заведения, а вскоре (в 1850 году)— командиром Санкт-Петербургского ракетного завода. В дальнейшем деятельность Константинова была почти исключительно посвящена улучшению боевых ракет и разным усовершенствованиям в потешной пиротехнике.
С 1850 года проводит опыты с боевыми ракетами с целью увеличения дальности полёта и кучности падения. Исследовал вопросы оптимальных параметров ракет, способы их стабилизации в полёте, способы крепления и отделения на траектории головных частей ракет, составы ракетных порохов, Константинов уделял большое внимание улучшению технологии производства и сборки ракет, механизации и безопасности их изготовления.
5 марта 1850 года Высочайшим указом полковник Константинов назначается командиром Петербургского ракетного заведения, первого в России промышленного предприятия по производству боевых ракет. Одним из направлений деятельности Константинова стало совершенствование производства, прежде всего улучшение технологии изготовления боевых ракет.
В 1853—1855 годах ракетное заведение под руководством Константинова изготовило несколько тысяч боевых ракет для нужд Крымской войны по его технологии, за что ему было объявлено «монаршее благоволение».
В 1853 году полковник Константинов заинтересовался совершенно новой тогда отраслью — воздухоплаванием. Он поместил в «Артиллерийском журнале» статью под названием «Устройство, приготовление и употребление воздушных шаров».
В сентябре 1855 года во время Крымской войны он был командирован в Ревель с командой ракетчиков для защиты побережья от возможной высадки неприятельского десанта.
Интересно отметить, что 21 ноября 1855 года в Петербургское ракетное заведение был переведен по службе из Севастополя артиллерийский поручик граф Лев Николаевич Толстой. В течение всего 1856 года начинающий, но уже получивший широкую известность литератор, а в будущем великий русский писатель, часто бывал в гостях у Константинова в доме N 38 по Разъезжей улице в Санкт-Петербурге.
В 1856 году Константинов опубликовал обстоятельную работу «Воздухоплавание», в которой впервые в русской печати излагалась история этого направления науки. В этой статье впервые в мире была рассмотрена идея применения ракетных двигателей для движения и управления аэростатом.
В 1857 году в «Морском сборнике» Константинов опубликовал работу с анализом всех предложений, связанных с подводным плаванием, в том числе и предложенных известным русским инженером генерал-адъютантом К. A. Шильдером, применившим боевые ракеты на первой в мире цельнометаллической подводной лодке.
В 1857—1858 годах Константинов находился за границей, где изучал состояние ракетной техники.
В 1860 году Константин Иванович прочитал курс лекций «О боевых ракетах» в Михайловской артиллерийской академии. В 1861 году его лекции были опубликованы в Париже на французском языке.
В 1864 году публикация его лекций «О боевых ракетах» в обратном переводе с французского языка на русский были опубликованы в России. На тот момент это была единственная в мире фундаментальная монография по данной теме. Книга была высоко оценена в научных кругах, в том числе Парижской академии наук. За них Константинов был удостоен премии Михайловской артиллерийской академии.
С начала 1850-х годов и до 1859 года Константинов занимался разработкой проекта нового совершенного ракетного завода, изобретением высокомеханизированного и автоматизированного оборудования для него, поиском новых оптимальных конструкций боевых ракет и совершенствованием технологии их изготовления. Константинов выдерживает серьёзнейший экзамен на Особой императорской комиссии, собранной для уточнения необходимости строительства нового ракетного завода.
С конца 1850-х — начала 1860-х годов Константинов неоднократно выезжал во Францию для размещения заказов на заводское оборудование.
После тщательного анализа Константиновым был произведен выбор места для строительства завода — город Николаев.
С 1861 года Константинов становится генерал-лейтенантом.
В 1862 году Константинов представил новую ракетную систему — 2-дюймовую боевую ракету, пусковой станок для неё и ударный пальник для запуска. После высочайшего одобрения ракетная система была принята на вооружение русской армии. Состоялось признание ракетного оружия как необходимого и эффективного дополнения к нарезной артиллерии!
С 1864 года он непосредственно на месте руководил строительством Николаевского ракетного завода, а с 1867 года переехал на жительство в Николаев для непосредственного руководства строительством ракетного завода.
За время жизни в Николаеве Константинов организовал там отделение Русского химического общества и был избран его первым председателем. Он сразу же сошёлся с интеллигенцией города и буквально покорил всех своими энциклопедическими знаниями, личным обаянием и умением объединять вокруг себя людей. Он перевёз в Николаев свою огромную личную библиотеку и множество приборов. Константинов публикует в «Николаевском вестнике» ряд статей.
В конце 1870 года здания завода почти достроены, и велся монтаж оборудования. Но дожить до его открытия Константинову не довелось. Завод, строительством которого руководил Константинов, был открыт уже без него.
В ночь на 12 января 1871 года Константин Иванович Константинов скоропостижно скончался.
14 января 1871 года его прах был похоронен в селе Нивное Мглинского уезда Черниговской губернии.
Константинов — автор работ по различным вопросам ракетной техники, артиллерии, ручного огнестрельного оружия, пиротехники, порохового дела, воздухоплавания.
Специалистам хорошо известны такие его работы как:
Константинов был награжден многими русскими и иностранными орденами.
Научная биография К. И. Константинова подготовлена и включена в план выпуска 1993 г. в изд-ве «Наука».
Именем учёного названы: