1938 – осужден Военной коллегией Верховного суда СССР по ст. 58 (пп. 7, 8) УК РФ на 10 лет лишения свободы с конфискацией личного имущества и поражением в политических правах на 5 лет.
1939, август – ноябрь – отбывал наказание в лагере прииска Мальдяк (Дальний Восток).
1939 – разработанная и построенная С.П. Королевым (совместно с Щетинковым Е.С.) крылатая ракета 212 успешно прошла испытания.
1940, 28 февраля – состоялся первый полет ракетоплана конструкции С.П. Королева (летчик В.П. Федоров).
1940 – переведен в Особое техническое бюро при Наркомате внутренних дел СССР – ЦКБ-29.
1941, июль – эвакуирован вместе с конструкторским коллективом А.Н. Туполева (ЦКБ-29) в Омск, на завод № 156.
1941–1942, декабрь – работал в спецподразделении НКВД в Омске, где завершил проект реактивного перехватчика с реактивным двигателем РД-1 конструкции В.П. Глушко.
1942 – переведен в спецподразделение НКВД в Казань. Являлся заместителем руководителя КБ Глушко В.П.
1943, февраль – начал работы по реактивной установке (РУ) для самолета Пе-2.
1944 – руководил разработкой и испытанием в полетах жидкостных ракетных двигателей РД-1 и РД-3 на самолетах конструкции С.А. Лавочкина.
1944 – принимал участие в разработке ракетного снаряда Д-2, созданного на основе ракет 217/2I, испытания которых велись в РНИИ (1935–1936).
1944, 27 июля – подписано постановление Президиума Верховного Совета СССР об освобождении С.П. Королева (на основании докладной записки за подписью Л.П. Берии о целесообразности досрочного освобождения со снятием судимости особо ценных специалистов).
1944, 10 августа – освобожден из-под стражи.
1945, 8 сентября – вылетел в Германию для изучения трофейной техники.
1945–1947 – работал в Германии. Был назначен главным инженером созданного института «Нордхаузен».
1945 – награжден орденом «Знак Почета» за испытания в Казани жидкостных ракетных двигателей.
1946 – назначен в НИИ-88 главным конструктором отдела № 3, должного заниматься проектированием баллистической ракеты.
1947, октябрь – ноябрь – руководил на полигоне Капустин Яр испытаниями первых советских баллистических ракет.
1947 – избран членом-корреспондентом Академии артиллерийских наук СССР по отделению «Реактивное вооружение».
1947, 17 ноября – выступал на торжественном заседании, посвященном 90-летию К.Э. Циолковского.