Полёту первого спутника предшествовала длительная работа многих учёных и конструкторов. Теорию реактивного движения одним из первых разработал в своих статьях Константин Эдуардович Циолковский. Им было предсказано появление ракет на жидком топливе, искусственных спутников Земли и орбитальных станций. Циолковский был активным популяризатором своих идей и оставил после себя много последователей. Значительную роль в организации работ по созданию спутника и его запуска сыграл Сергей Павлович Королёв.
Осенью 1931 г. при ОСОАВИАХИМе была организована научно-экспериментальная группа ГИРД (Группа изучения реактивного движения): 15 сентября 1931 г. – в Москве, 13 ноября 1931 г. – в Ленинграде, а впоследствии в Баку, Тифлисе, Архангельске и др.
Начальником московской группы (МосГИРД) был назначен Сергей Павлович Королёв. В составе МосГИРД работали 4 бригады, возглавляемые Фридрихом Артуровичем Цандером, Михаилом Клавдиевичем Тихонравовым, Юрием Александровичем Победоносцевым и Сергеем Павловичем Королевым. Работы группы заинтересовали военных, и в 1932 г. ГИРД получил дополнительное финансирование, помещение, производственную и экспериментальную базу. В 19 часов по московскому времени 17 августа 1933 г. на инженерном полигоне у пос. Нахабино Красногорского района Московской области была успешно запущена первая в СССР ракета с ЖРД ГИРД-09, созданная по проекту Михаила Клавдиевича Тихонравова.
ЛенГИРД была организована Яковом Исидоровичем Перельманом, Николаем Алексеевичем Рыниным, Владимиром Васильевичем Разумовым и др. В 1932 г. в состав группы входило 400 человек. Работа по созданию экспериментальных ракет оригинальных конструкций, разработки курсов теоретических лекций по ракетной технике и проведению экспериментов по изучению воздействия перегрузок на животных велась в сотрудничестве со специалистами ГДЛ.
21 сентября 1933 г. МосГИРД, ЛенГИРД и ГДЛ были объединены в Реактивный научно-исследовательский институт – РНИИ РККА. За несколько лет в РНИИ были созданы и испытаны ряд экспериментальных баллистических и крылатых ракет различного назначения, а также ТТРД, ЖРД и системы управления к ним. В 1937 г. в результате репрессий были арестованы директор Реактивного научно-исследовательского института И.Т. Клейменов, его заместитель Г.Э. Лангемак, сотрудники института С.П. Королёв, В.П. Глушко и др. И.Т. Клейменов и Г.Э. Лангемак были расстреляны, С.П. Королёв был осуждён на 10 лет (по новому приговору после дополнительного разбирательства на 8 лет) в исправительно-трудовом лагере с поражением прав на пять лет и конфискацией имущества. Институт был преобразован в НИИ-3 (с 1944 г. – НИИ-1), сотрудники которого сосредоточились на разработке реактивных снарядов, и совместно с ОКБ-293, возглавляемым В.Ф. Болховитиновым, создавал ракетный перехватчик БИ-1.
Репрессии и Вторая мировая война замедлили работы в СССР, важные для исследования космоса. Тем не менее в результате развития ракетной техники были подготовлены советские специалисты, которые в конце 1940‐х г. смогли возглавить космическую программу СССР, – С.П. Королёв, В.П. Глушко, М.К. Тихонравов, А.М. Исаев, В.П. Мишин, Н.А. Пилюгин, Л.А. Воскресенский, Б.Е. Черток и др.
13 мая 1946 г. И.В. Сталин подписал постановление о создании в СССР ракетной отрасли науки и промышленности. В августе С.П. Королёв назначен главным конструктором баллистических ракет дальнего действии. В 1947 г. лётные испытания ракет «Фау-2», собранных в Германии, положили начало советским работам по освоению ракетной техники.