Но не следует думать, что Королев был увлечен только работой: в его душе нашлось место и для другой, не менее постоянной страсти – любви. Еще в 1924 году в Одессе он влюбился в юную красавицу Ксению Винцентини, которая училась в той же Строительной школе. У Ляли, как звали ее друзья, отбоя не было от поклонников, но Королев смог доказать ей, что он – самый лучший. Впрочем, дальше поцелуев дело не шло: Ксения и Сергей учились в разных городах, и Ксения категорически отказывалась выходить замуж до того, как получит профессию. После окончания харьковского мединститута ее распределили в Донецк – и снова она отказалась от свадьбы, объясняя влюбленному Сергею, что нет смысла жениться, пока они вынуждены жить в разных городах: получив распределение, молодые специалисты по закону несколько лет не имели права менять место работы. Путем неимоверных усилий Королеву удалось устроить ее перевод в Москву, и в августе 1931 года они наконец поженились. Их дочь Наталья родилась 10 апреля 1935 года: имя для долгожданной дочки Королев выбрал сам – в честь своей любимой героини Толстого Наташи Ростовой.
В 1933 году ГИРД была объединена с ленинградской Газодинамической лабораторией и на их основе создан Реактивный институт – РНИИ, заместителем директора которого был назначен Королев. Он надеялся, что на базе института ему удастся всерьез заняться ракетостроением, однако курировавший РНИИ Наркомат тяжелой промышленности был больше заинтересован в ракетных снарядах, которыми раньше занималась ГДЛ, – скоро на их базе были созданы прославленные «катюши». Королев был смещен со своего поста: некоторое время он продолжал работать в РНИИ простым инженером, а позже возглавил отдел по разработке ракетных летательных аппаратов.
Многие биографы склонны считать, что это понижение в должности спасло Королеву жизнь: после ареста Тухачевского, который был инициатором создания РНИИ, вся верхушка института была арестована. Был расстрелян директор института Иван Клейменов, его заместитель (сменивший на этом посту Королева) Георгий Лангемак, арестованы многие другие. Самому Королеву поначалу отказали в продлении допуска к секретным работам – это был плохой знак. А в мае 1938 года на испытаниях первого советского ракетоплана РП-218-1 произошла авария, и Королев с травмой головы попал в больницу. Едва он выписался, пришли и за ним…
Его арестовали 27 июня 1938 года. Еще днем у подъезда дежурили подозрительные «люди в штатском», и Королев знал, что это пришли за ним. Наталья Сергеевна Королева рассказывала в одном из интервью: «Остаток того вечера мои родители просидели рядом. Не зажигая свет, слушали патефон – только что купленную пластинку русских народных песен. В полдвенадцатого ночи в двери громко постучали: «Открывайте! НКВД». Вошли те двое и управдом в качестве понятого. Предъявили ордер, вверх дном перевернули всю квартиру, опечатали одну из двух комнат и под утро ушли, забрав документы, чертежи, деньги, письма, фотографии. И увели отца. «Ты же знаешь, что я не виноват», – вот и все, что он сказал своей жене».
Как оказалось, сломавшийся под пытками Лангемак признался, что в РНИИ существовала троцкистская организация, членами которой были, кроме него, Клейменов, Королев, Валентин Глушко и другие. Все они шли под суд «по первой категории» – что означало, что в качестве меры наказания им рекомендуется расстрел. Однако каким-то чудом ни Королева, ни Глушко – видного инженера, ранее работавшего в Газодинамической лаборатории, – не расстреляли, но пытками и угрозами вынудили подписать признательные показания. По печально знаменитой 58-й статье (контрреволюционная деятельность) Сергея Королева приговорили к десяти годам исправительно-трудовых лагерей, пяти годам поражения в правах и конфискации имущества.
Еще до суда на допросах ему сломали челюсть, позже к перелому добавилось и сотрясение мозга. Летом 1939 года Королев – отныне «заключенный № 1442» прибыл во Владивосток, откуда на пароходе был отправлен в бухту Нагаева и оттуда – на золотой прииск Мальдяк, в семистах километрах от Магадана. На этом прииске – от тяжелой работы, невыносимых погодных условий, ужасной кормежки и притеснений охранников – ежемесячно умирали две-три сотни человек, мало кто выживал больше года… Всего за несколько месяцев Королев превратился в лагерного доходягу: из-за опухших ног он не мог ходить, сломанная челюсть мешала есть, от цинги вываливались зубы… Спасло его чудо.
Как пишет в своей книге Наталья Королева, в то время на прииск попал Михаил Усачев – бывший директор Московского авиазавода, арестованный после того, как на самолете, выпущенном его заводом, разбился Валерий Чкалов. Бывший тренер по боксу, Усачев быстро приструнил распоясавшихся уголовников, а потом кто-то показал ему Королева, который был уже на грани смерти. По настоянию Усачева его перевели в санчасть, где местные врачи – лишенные даже права лечить – отпаивали зэков соком из картошки, которую тайком приносили из дома.