В 1938 году арестован, подвергнут жестоким пыткам. Вину, которую ему пытались вменить, не признал. Приговорен к смерти. Список, в котором числился Королёв, был завизирован Сталиным, Молотовым, Ворошиловым и Кагановичем. Однако это было время, когда машина истребления стала замедлять ход. Расстрел заменили лагерями на Колыме. Добывал золото для родины мирового пролетариата. Затем отправлен в спецтюрьму, где под руководством з/к Туполева работал над проектами бомбардировщиков Пе-2 и Ту-2. В 1944 году освобожден, но не реабилитирован.