В декабре 1964 году К. В. Донцов избирается вторым секретарем Костромского обкома КПСС, а в 1971 году становится председателем исполкома Костромского областного Совета депутатов трудящихся. В характеристике, данной ему перед этим назначением, говорилось, что «за время работы в партийных организациях он приложил много усилий по укреплению партийных организаций, особенно в отраслях промышленного производства и строительства. За годы пятилетки почти удвоилось освоение средств в капитальном строительстве области. При непосредственном участии и личном контроле со стороны К. В. Донцова выполнены большие общестроительные и монтажные работы на сооружении Костромской ГРЭС: первые очереди станции пущены в эксплуатацию в сроки, установленные директивами XXIII съезда партии. Тов. Донцов много сделал по мобилизации коммунистов и строителей по осуществлению строительства и сдачи в эксплуатацию в текущей пятилетке заводов красильно-отделочного оборудования, деревообрабатывающих станков и других предприятий».
В должности председателя Костромского облисполкома К. В. Донцов работает до декабря 1984 года, когда он освобождается от этих обязанностей в связи с «личной просьбой и уходом на пенсию». Срок его пребывания на этой должности — около 14 лет — достаточно длительный период, который наполнен многими событиями.
В это время введены в эксплуатацию первый комплекс завода «Мотордеталь» и Костромской авторемонтный завод, пущен электропоезд по линии Нерехта — Кострома, начал свою работу кардиологический санаторий «Колос». В области шло строительство крупных животноводческих комплексов, из которых первым стал «Ильинский» на 800 голов крупного рогатого скота. Открылись турбазы «Берендеевы поляны» под Судиславлем и «Текстильщик» на реке Покше. Принял первых больных санаторий им. Ивана Сусанина (1973). В этот же период был проведен всероссийский театральный фестиваль «Дни Островских в Костроме», драматургу поставлен памятник в усадьбе Щелыково.
На Костромской ГРЭС заложен фундамент под главный корпус энергоблока мощностью в 1 млн 200 тыс. киловатт. В Буе построен цех по разливу минеральной воды. Открыты школы в селе Воронье Судиславского района, в селе Красное (1973), в поселке Караваево (1975). В 1976 году началось движение по железобетонному мосту через Ветлугу, он соединил Пыщугский, Павинский и Вохомский районы с Шарьей; Понизовский леспромхоз приступил к выпуску щитового паркета, создано объединение «Мантуроволес», закончилось строительство дороги Галич — Чухлома.
В 1977 году в Солигаличе сдан в эксплуатацию автовокзал, в Кадые начал выпускать продукцию молочный завод, в Макарьеве открыт двухэтажный универмаг райпо, в поселке Шекшема Шарьинского леспромхоза — новый двухэтажный Дом культуры, в Нее начала работу АТС на 2 100 абонентов. В 1978 году открыт спортивный комплекс в Караваеве, построена центральная районная больница в Антропове, началось строительство нового совхоза «Волжский» на берегу реки Костромы, пущена в эксплуатацию Галичская птицефабрика. В 1979 году началось строительство нового моста через реку Кострому, в Мантурове открылась автостанция междугороднего сообщения, в Вохме построено здание нового Дома культуры, начал работу Макарьевский льнозавод.
Период с 1981 по 1983 год также богат событиями областного масштаба: в Вохоме сдан в эксплуатацию льнозавод, в Шарье открылась новая поликлиника, в Боговарове и Островском — новые Дома культуры, а в поселке Зебляки Шарьинского района местный леспромхоз построил новый двухэтажный универмаг. В 1983 году началось движение электропоезда Ярославль — Кострома.
В период управления областью К. В. Донцовым были как достижения, так и трудности. В первую очередь к ним можно отнести игнорирование экологических последствий некоторых строек пятилеток 1970-1980-х годов. Наиболее неблагоприятными в этом смысле были Мантуровский биохимический завод, о строительстве которого очень много писала местная пресса, Костромская ГРЭС и др.
Как и во всей стране, набирал силу «механизм торможения». Давали сбои административно-командные методы управления. В докладах и выступлениях руководителя области подчеркивались недостатки (недовыполнение планов, недостаточное количество выпущенных товаров, плохое состояние кормовой базы и др.), но не раскрывались их причины.
На всех постах К. В. Донцов зарекомендовал себя творческим, высокопрофессиональным руководителем. Пользовался большим и заслуженным авторитетом в областной партийной организации и у трудящихся области. Избирался депутатом Костромского областного Совета депутатов трудящихся (1965, 1973, 1975, 1980, 1982), депутатом Верховного Совета РСФСР (1967); был делегатом XXIII, XXIV, XXV и XXVI съездов КПСС.