В 1931 году Королев совместно с Фридрихом Цандером добился создания Группы изучения реактивного движения. Эта организация вскоре приступает к созданию ракетных летательных аппаратов. 17 августа 1933 года состоялся первый успешный запуск летательного аппарата.
В том же году создается Реактивный научно-исследовательский институт, в котором Королёв становится заместителем директора. До 1938 года Сергей Павлович возглавляет отдел ракетных летательных аппаратов. За это время отдел испытал зенитные, крылатые, баллистические ракеты, зенитные твердотопливные и авиационные ракеты для стрельбы по разным видам целей.
Через некоторое время из-за расхождения во взглядах Королёв покинул должность заместителя директора, которую занял ленинградский сподвижник Клеймёнова Георгий Лангемак.
Нельзя исключить, что именно эта рокировка впоследствии спасла жизнь Королёву, который получил немалый тюремный срок, но не был расстрелян. Видимо, следователи не сочли его достаточно близким к врагу народа Клеймёнову.
Реактивный институт проработал четыре года, но в 1937 году спокойной работе пришёл конец. В мае был арестован маршал Тухачевский и после крайне скорого следствия и суда — расстрелян. Между арестом Тухачевского и его расстрелом прошло менее трёх недель.
Тем временем Лангемак после двух недель допросов с пристрастием сломался и подписал всё, что от него требовали. В начале января 1938 года Клеймёнов и Лангемак были расстреляны за участие в антисоветской троцкистской организации и вредительство, заключавшееся в торможении разработки перспективных образцов вооружения.
Через месяц был арестован Глушко. На свободе остался только Королёв, но и за ним вскоре пришли.
27 июня 1938 года Сергей Королёв был арестован.
Обвинение было расстрельным, и Королёва не ждало ничего хорошего. Тот факт, что в конечном счёте конструктор получил только 10 лет лишения свободы, говорит, что против него совершенно не было никаких серьёзных улик (или показаний), поскольку 10 лет по контрреволюционной статье в те годы давали только в этом случае.
27 июня 1938 года Королева обвинили во вредительстве и арестовали. На допросах применяли пытки. Военная Коллегия Верховного Суда СССР приговаривает Королёва к 10 годам лишения свободы в исправительно-трудовом лагере. В 1939 году Королёва отправляют на Колыму, а в 1940 году возвращают в Москву и оставляют работать в тюремных камерах КГБ
27 июня 1938 года Сергей Королёв был арестован. Его обвинили по самой тяжкой политической статье
— 58-й, по двум пунктам: 58-7 — "Подрыв государственной промышленности <...>, совершенный в контрреволюционных целях путём соответствующего использования государственных учреждений и предприятий, или противодействие их нормальной деятельности" — и 58-11 — "Всякого рода организационная деятельность, направленная к подготовке или совершению предусмотренных в настоящей главе преступлений
В июле 1944 года Королева освобождают досрочно, после чего он приступает к разработке баллистических ракет.
В 1957 году были представлены первые баллистические ракеты морского и мобильного наземного базирования.
В 1958-1959 годах на Луну отправляют три автоматических аппарата.
В 1960 году наступил триумф Королёва и его соратников: на вооружение принимают межконтинентальную двухступенчатую ракету Р-7.
12 апреля 1961 года Юрий Гагарин на пилотируемом космическом корабле «Восток-1» впервые отправляется на околоземную орбиту. Это был звездный час не только Гагарина, но и Королева, который продемонстрировал всему миру свои конструкторские таланты. После этого были спроектированы корабли «Восток-2», «Союз», начинается создание проекта тяжелой орбитальной станции, тяжелого межпланетного корабля.
