В 1921 году он вернулся в Москву, а уже в 1922 году поступил на изобразительно-производственное отделение ВХУТЕМАСа — одного из главных центров художественного образования и авангардных поисков того времени. Его художественное становление началось ещё ранее, в 1918 году, в мастерской известного живописца Ильи Ивановича Машкова, что оказало заметное влияние на профессиональную выучку и пластическую культуру будущего художника.Окончив в 1929 году графическое отделение ВХУТЕМАСа, Молчанов активно включился в художественную жизнь страны. Он много работал в области агитационно-массового плаката и монументальной графики, сотрудничал с московскими издательствами, принимал участие в кампаниях, связанных с коллективизацией, и выезжал в многочисленные творческие командировки по различным регионам СССР. Этот период сформировал его интерес к социальным темам и к образу современника.В 1932 году Константин Молчанов вступил в живописную секцию Московского отделения Союза художников (МОСХ). С этого времени он регулярно участвовал в выставках как график и живописец, работая преимущественно в жанрах пейзажа и портрета. Его произведения отличались вниманием к натуре, сдержанной выразительностью и ясной композиционной структурой. С 1939 года началась его активная педагогическая деятельность. Он преподавал в Московской средней художественной школе при Московском художественном институте имени В. И. Сурикова, в Московском институте прикладного и декоративного искусства, а также работал в Центральной студии ВЦСПС и в изостудии при Дворце культуры имени М. Горького. Как педагог Молчанов пользовался авторитетом и оказал влияние на формирование нескольких поколений молодых художников.Работы Константина Молчанова были приобретены Государственной Третьяковской галереей и рядом региональных художественных музеев, что свидетельствовало о признании его вклада в советское изобразительное искусство.Великая Отечественная война стала важнейшим рубежом в его жизни и творчестве. В первый год войны Молчанов работал в знаменитых «Окнах ТАСС» вместе с такими мастерами, как Михаил Черемных, Кукрыниксы, Владимир Лебедев и Владимир Дени. В 1942 году, несмотря на проблемы со здоровьем, он был мобилизован и в составе 1-го Белорусского фронта прошёл боевой путь до Берлина. За годы фронтовой службы художник создал обширный цикл рисунков и портретов — своеобразную художественную летопись войны, запечатлевшую солдат и офицеров, сцены боевых будней и редкие минуты отдыха.После демобилизации в 1945 году Константин Молчанов вернулся в Москву, где продолжил активную творческую и преподавательскую деятельность. Он работал во всех основных жанрах, участвовал в выставках и сохранял интерес к современности и человеческому образу.В 1968 году за заслуги в области культуры и художественного образования ему было присвоено звание «Заслуженный работник культуры РСФСР». Константин Михайлович Молчанов скончался в 1980 году, оставив заметный след в истории советской графики, живописи и художественной педагогики.