Bajo el patrocinio del ejército alemán se hizo cargo, como director técnico, del Centro de Investigación de Peenemunde, en el que diseñó algunas de las famosas "armas secretas " de Hitler, entre ellas la V-2, una bomba volante precursora de los misiles actuales, con la que fue bombardeada Londres durante la Segunda Guerra Mundial. Cuando terminó el conflicto bélico, se rindió a las fuerzas estadounidense y trasladó la totalidad de su equipo a Estados Unidos, donde trabajó en el desarrollo de misiles y participó en el diseño de cohetes y estaciones espaciales.
Convertido en una de las figuras más destacadas del programa espacial, en 1955 obtuvo la nacionalidad estadounidense. Tras el fracaso del proyecto Vanguard de la marina, y ante la ventaja adquirida por los soviéticos en la carrera espacial a raíz del lanzamiento del Sputnik , fue puesto al frente del desarrollo de los cohetes de Estados Unidos. Su aplicación del cohete de varias fases Júpiter resultó crucial para colocar en órbita el primer satélite estadounidense, el Explorer en 1958. A partir de entonces intervino en la mayoría de los proyectos de la NASA, creó los cohetes Saturno y participó en el proyecto Apolo que logró llevar al hombre a la Luna en 1969.
En 1972, tras un recorte presupuestario en los proyectos de la NASA , dimitió de sus cargos y pasó a trabajar en la industria privada. Falleció en Washington.
"Su pasado al servicio de los nazis había sido prácticamente olvidado en aras de la eficacia científica que había desplegado en favor de los estadounidenses", dice Oscar Collazos.
Y añade: "Su personalidad, incuestionable desde el punto de vista estrictamente científico, fue, sin embargo, tema de contradictorias consideraciones desde la perspectiva ética o humanística . ¿Hasta dónde la moral del hombre se había visto suplantada por la amoralidad del científico? No es frecuente, en la historia de la ciencia, detenerse en esta clase de reflexiones..."