Первая Р-1 была запущена на полигоне 17 сентября 1948 года. Сразу после старта она перешла в горизонтальный полет, свалилась в пике и упала на землю. Из девяти ракет первой серии лишь одна попала в цель. Главной причиной аварий была низкая культура производства: советской промышленности не хватало сплавов, инструментов, специалистов. Королев болезненно переживал неудачи – он понимал, что срыв программы поставит крест на его карьере. Однако законы природы не обманешь: НИИ-88 понадобился еще год на то, чтобы довести производство ракет до ума. На втором этапе испытаний из двадцати новых Р-1 семнадцать достигли цели.
Поскольку немецкая V-2 сама имела массу технических недостатков, бюро Королева предложило проект ракеты Р-2, которая позволяла вдвое увеличить дальность полета. Ее корпус получался длиннее, и расчеты показывали, что при входе в атмосферу Р-2 может развалиться на части. Королев предложил решение: боеголовка должна отделяться от корпуса и падать на цель самостоятельно. Тогда же родилась идея разместить в отделяемом блоке научную аппаратуру. Пока конструкторы проектировали Р-2, оригинальную идею применили к проверенной ракете Р-1. В результате появилась Р-1А, которую прозвали «Аннушкой». В июле 1951 года на одной из этих ракет в космос поднялись два пса: Дезик и Цыган. Оба успешно пережили суборбитальный полет.
Ракеты, созданные по немецкой схеме, в принципе не могли добраться до территории США. 13 февраля 1953 года Иосиф Виссарионович Сталин подписал секретное постановление, в котором задавалась тема «Т-1» – «Теоретические и экспериментальные исследования по созданию двухступенчатой баллистической ракеты с дальностью полета 7000–8000 км». После обсуждения различных вариантов конструкторы остановились на так называемой пакетной схеме, подразумевавшей соединение нескольких однотипных ракет в одну для увеличения суммарной тяги.
Межконтинентальная ракета, получившая обозначение Р-7, состояла из двух ступеней: центрального блока А, похожего на гигантское веретено, и четырех конических боковых блоков Б, В, Г и Д. Двигатели всех пяти блоков начинали работать одновременно. При разделении ступеней боковые двигатели выключались, а центральная часть продолжала полет. Основными компонентами топлива были выбраны керосин и жидкий кислород. Центральный блок оснащался восьмикамерным двигателем РД-108; каждый из боковых – шестикамерным двигателем РД-107.
Новая ракета требовала нового полигона. В 1954 году была создана специальная комиссия для выбора места под него. В конечном итоге правительство постановило строить полигон в Казахской ССР – в районе, расположенном неподалеку от железнодорожной станции Тюра-Там. Строительство началось 12 января 1955 года. Его напряжение и темпы были велики. К станции Тюра-Там подходили эшелоны со всевозможными грузами – бывало, что за день этот маленький разъезд принимал до тысячи вагонов. Над грунтовыми дорогами стояла сплошная стена мелкой пыли – машины двигались в солнечный день с зажженными фарами.