Hjemvendt til Danmark drev han fra 1887 egen tegnestue sammen med Andreas Thejll og tegnede en del villaer og industribygninger, bl.a. Skovshoved Hotel. Villaen Carl Baggers Allé 7 (1887) vidner om en tidlig brug af palæstil. Viggo Klein er mest kendt for Tuborgflasken, som han tegnede til Den Nordiske Industri-, Landbrugs- og Kunstudstilling i Kjøbenhavn 1888 i Tivoli. Flasken er opført over en tømmerkonstruktion og udvendigt beklædt med bemalede zinkplader. Etiketterne har været ændret nogle gange, men formen fremstår i dag som, da den blev skabt. Flasken blev flyttet til Tuborgs område på Strandvejen i 1889 og har siden stået som vartegn for bryggeriet.