Исследования по теме Т-1 переросли в опытно-конструкторскую работу (главный конструктор С. П. Королев), связанную с созданием первой двухступенчатой межконтинентальной ракеты Р-7 пакетной схемы, которая и в настоящее время удивляет своими оригинальными конструктивными решениями, простотой исполнения, высокой надежностью и экономичностью. Ракета Р-7 совершила первый успешный полет в августе 1957 г.

В результате исследовании по теме Т-2 была показана возможность разработки двухступенчатой межконтинентальной крылатой ракеты, первая ступень которой была чисто ракетной и выводила вторую ступень — крылатую ракету — на высоту 23—25 км. Крылатая ступень с помощью прямоточного воздушно-ракетного двигателя продолжала полет на этих высотах и наводилась на цель с помощью астронавигационной системы управления, работоспособной и в дневное время.

Учитывая важность создания такого оружия, правительство приняло решение начать опытно-конструкторские работы и силами Министерства авиационной промышленности (МАП) (главные конструкторы С. А. Лавочкин и В. М. Мясищев). Проектные материалы по теме Т-2 были переданы в МАП, туда же были переведены некоторые специалисты и подразделение, занимавшееся проектированием астронавигационной системы управления.

В 1955 г. еще задолго до летных испытаний ракеты Р-7 С. П. Королев, М. В. Келдыш, М. К. Тихонравов выходят в правительство с предложением о выведении в космос при помощи ракеты Р-7 искусственного спутника Земли (ИСЗ). Правительство поддерживает эту инициативу. В августе 1956 г. ОКБ-1 выходит из состава НИИ-88 и становится самостоятельной организацией, главным конструктором и директором которой назначается С. П. Королев. И уже 4 октября 1957 г. С. П. Королев запускает на околоземную орбиту первый в истории человечества ИСЗ. Его полет имеет ошеломляющий успех и создает нашей стране высокий международный авторитет.

12 апреля 1961 г. С. П. Королев снова поражает мировую общественность. Создав первый пилотируемый космический корабль «Восток», он реализует первый в мире полет человека — гражданина СССР Юрия Алексеевича Гагарина по околоземной орбите.

Сергей Павлович в решении проблемы освоения человеком космического пространства не спешит. Первый космический корабль сделал только один виток: никто не знал, как человек будет себя чувствовать при столь продолжительной невесомости, какие психологические нагрузки будут действовать на него во время необычного и неизученного космического путешествия. Вслед за первым полетом Ю. А. Гагарина 6 августа 1961 г. Германом Степановичем Титовым на корабле «Восток-2» был совершен второй космический полет, который длился одни сутки. Опять — скрупулезный анализ влияния условий полета на функционирование организма. Затем совместный полет космических кораблей «Восток-3» и «Восток-4», пилотируемых космонавтами А. Н. Николаевым и П. Р. Поповичем, с 11 по 12 августа 1962 г.; между космонавтами была установлена прямая радиосвязь. На следующий год—совместный полет космонавтов В. Ф. Быковского и В. В. Терешковой на космических кораблях «Восток-5» и «Восток-6» с 14 по 16 июня 1963 г.—изучается возможность полета в космосе женщины. За ними—с 12 по 13 октября 1964 г.—в космосе экипаж из трех человек различных специальностей: командира корабля, бортинженера и врача на более сложном космическом корабле «Восход». 18 марта 1965 г. во' время полета на корабле «Восход-2» с экипажем из двух человек космонавт А. А. Леонов совершает первый в мире выход в открытый космос в скафандре через шлюзовую камеру.

Отслеживая череду совершенных космических полетов, нельзя не заметить четкую методическую последовательность освоения космического пространства человеком и подготовки к созданию научной пилотируемой долговременной орбитальной станции (ДОС), о необходимости которой С. П. Королев говорил еще в начале штурма космоса.