Korolev naît le samedi 12 janvier 1907 à Zhitomir, fils d'une famille d'enseignants. Son père meurt quand il a 3 ans. À partir de l'âge de 10 ans, il est adopté par son beau-père, ingénieur et mécanicien.
En 1924 il termine l'Ecole Spéciale de Construction d'Odessa et a une formation professionelle ; il conçoit son 1er planeur ; il entre à l'Université Polytechnique de Kiev. Cette dernière ferme en 1926, et il est transferré dans la division evening de l'Ecole Technique Supérieure Bauman de Moscou. A la même époque, il travaille aux entreprises d'aviation. Plus tard il fabrique des planeurs et prend part aux Compétitions de Planeurs de l'Ensemble de l'Union.
En 1929 il présente le projet d'avion biplace SK-4 à moteur léger comme travail de fin d'études. Il est construit et testé. Un de ses superviseurs est A. Tupolev. Par la suite Korolev devient ingénieur en aéromécanique. Il suit en parallèle une formation de pilote à l'Ecole de Pilotage de Moscou et obtient son certificat de pilote en 1930.
En 1931 il organise avec F. Tsander une des premières organisations provinciales de fusées, le Groupe d'Exploration à Propulsion à Réaction (GIRD) du Conseil Central de Osoaviahim (plus tard Dosaaf). Il parvient à construire et tester en vol des fusées expérimentales, et développe un projet d'avion à réaction.
En l'année suivante il est nommé directeur du GIRD et président du Conseil Technique.
En l'année suivante il est nommé Directeur Adjoint de l'Institut Scientifique et de Recherche sur la Propulsion à Réaction (RNII), créé sur la base du GIRD et du Laboratoire de Dynamique des Gaz de Leningrad (GDL). Il contrôle les vols d'essai des premières fusées russes "09" à moteur à propulsion liquide (construction de M. Tihonravov) et "GIRD-X" (construction de F. Tsander).
En l'année suivante est publié son livre"Une fusée dans la stratosphère". Il contrôle les vols d'essai du missile ailé "06/1", créé sous sa direction.
En 1936 il crée l'avion à réaction "318-1".
En l'année suivante il prend part aux tests de l'avion à réaction avec le moteur "ORM-65" construit par V. Glushko.
En l'année suivante il est visé par une action répressive infondée puis condamné à un long emprisonnement. Au début de cette période il vit à Kolima, et pendant la 2de guerre mondiale participe au développement de l'avion TU-2 au Bureau de Conception CKB NKVD de Moscou dans le groupe de Tupolev.
En 1942 il est rappelé au Bureau de Conception Kazan de l'usine de fabrication de moteurs. Il développe une construction de booster de fusée pour les avions militaires. Il publie son livre "Introduction au problème de l'avion intercepteur à réaction "RD-1"".
Réabilitation
En 1944 il est libéré des camps par ordre du Presidium du Conseil Suprême de l'URSS et en l'année suivante est envoyé en mission d'affaires officielle en Allemagne en tant que membre de la Commission Technique où il étudie les techniques des fusées allemandes capturées. Pour la création des boosters de fusées pour les avions lors de la seconde guerre mondiale, on lui confère son 1er ordre "Signe de Respect".
En 1947 il revient à Moscou, et commence à travailler comme Concepteur en Chef.
En 1948 il est impliqué dans l'amélioration des fusées géophysiques, sur la base de fusées militaires.
Etude des ovnis
Lorsque Valery Bourdakov était l'un des adjoints de Korolev, ce dernier lui fit d'étonnantes confidences : un jour de l'année suivante, Joseph Staline avait demandé à Korolev de venir au Kremlin pour étudier les rapports d'observations d'ovnis collectés par les espions. Après 3 jours passés à examiner toute cette documentation, Korolev dit à Staline que le problème était sérieux mais qu'il ne menaçait pas la sécurité de l'URSS. Toutefois, il recommande de suivre de près l'évolution de la situation. Parmi les rapports, selon Bourdakov, certains étaient relatifs à l'incident de Roswell sur la récupération d'un appareil inconnu et d'autres faisaient état de corps d'extraterrestres décédés qui avaient été découverts en cette occasion.
Au cours d'une émission de télévision sur TF1, le présentateur Jacques Pradel propose une interview de Valery Pavlovitch Bourdakov, scientifique russe membre de l'Agence Spatiale et de l'Académie des Sciences de son pays.
En 1953, Korolev, conçoit la fusée R7 Semiorka, le lanceur qui mettra en orbite le premier Spoutnik.
En l'année suivante il appealed to Central Committee of Communist Party with the letter-offer about the development and launch of Earth Satellite.
En l'année suivante il gère le développement des premiers prototypes de vaisseaux spatiaux ; il prend part à la construction des installations d'essais au sol du cosmodrome de Baikonur en tant qu'un de ses utilisateurs.
En 1956 il reçoit le titre de "Héros du Labeur" pour avoir développé de nouveaux exemples de fusées militaires.
Le vendredi 4 il parvient à faire décoller le 1er satellite terrien au monde ; il reçoit le Prix Lenine. Cette année-là il envisage de faire atterrir en douceur une sonde sur la surface lunaire dès l'année suivante.
En l'année suivante il participate à la préparation et le lancer des stations interplanétaires automatisées Luna-1, Luna-2 et Luna-3. La dernière d'entre elles transmet l'image de la face cachée de la Lune.
En 1961, il s'oppose à Valentin Glouchko, le principal constructeur de moteurs-fusées, allié au constructeur d'engins spatiaux Chelomeï. Le conflit porte sur la technologie des moteurs. Korolev prône la construction de moteurs à oxygène et hydrogène liquide — la voie suivie par les américains. L'avenir lui donnera raison mais il ne pourra imposer sa solution. Le 12 avril, il dirige le 1er vol habité dans l'espace de l'histoire. Le vaisseau spatial de Yury Gagarin fait 1 tour autour de la Terre et revient sain et sauf. Il reçoit pour la 2ᵉ fois le "Prix du Labeur".
Observation
En l'année suivante il prépare et mène à bien le premier vol de groupe des vaisseaux Vostok-3 et Vostok-4, prenant part au lancement de la station interplanétaire Mars-1. Cette année-là sur le site de lancement de Baikonur, Korolev est témoin d'un ovni : un objet en forme de disque avec 4 rayons de lumière allant vers le bas. A cette époque Korolev est un homme aux pouvoirs quasi-illimités dans son domaine. C'est lui qui soutient et équipe l'expédition allant enquêter sur l'extraordinaire incident de Tunguska en 1908 (il aurait s'agit pour Korolev de l'explosion d'un véhicule extraterrestre).
En l'année suivante il prépare et mène a bien le 2nd vol de groupe des vaisseaux spatiaux Vostok-5 et Vostok-6.
En l'année suivante il prépare et participate au lancer du système de fusée spatiale Zond pour les vols interplanétaires éloignés ; il prépare et réalise le vol du vaisseau spatial Voshod ; il aprouve le projet complexe de fusée Soyuz développé par des spécialistes sous sa direction.
En l'année suivante il dirige le vol du vaisseau spatial Voshod-2, lorsque le cosmonaute A. Leonov effectue la 1ère marche dans l'espace ; Korolev participe aux lancers des stations interplanétaires automatisées Luna-5, Luna-6, Luna-7, Luna-8, Venera-2, Venera-3, le système spatial Zond-3 et le satellite de communications Molniya-1.
Il reçoit également la métaille d'or Tsiolkovsky.
Korolev décède le vendredi 14. Ses cendres sont placées dans le Mur du Kremlin sur la Place Rouge.