Этот первый успех дался с огромным трудом, так как при разработке ракеты советские инженеры столкнулись со множеством проблем. Советская промышленность не выпускала тогда необходимые для ракетостроения марки стали, не было нужной резины и нужных пластмасс. Огромные трудности возникли при работе с жидким кислородом, поскольку все имевшиеся тогда смазочные масла мгновенно загустевали при низкой температуре, и рули переставали работать. Пришлось разрабатывать новые типы масел. Общая культура производства также поначалу ни в коей мере не соответствовала уровню ракетной техники. Точность изготовления деталей, качество сварки долгое время оставляли желать лучшего. Испытания, проведенные в 1948 г. на полигоне Капустин Яр, показали, что «Р-1» не только не превосходят «Фау-2», но и уступают им по многим параметрам. Почти ни один запуск не проходил гладко. Старты некоторых ракет откладывались из-за неполадок по много раз. Из 12 предназначенных для испытаний ракет с большим трудом запустили 9. Испытания, проведенные в 1949 г., дали уже значительно лучший результат: из 20 ракет 16 попали в заданный прямоугольник 16 на 8 км. Не было ни одного отказа в запуске двигателя. Но и после этого прошло еще много времени, прежде чем научились конструировать надежные ракеты, которые стартовали, летели и попадали в цель. В 1949 г. на базе «Р-1» была разработана геофизическая высотная ракета «В-1А» со стартовой массой около 14 т (при диаметре около 1,5 м она имела высоту 15 м.). В 1949 г. эта ракета доставила на высоту 102 км контейнер с научными приборами, который затем благополучно вернулся на землю.
В 1950 г. «Р-1» была принята на вооружение.
С этого момента советские ракетчики уже опирались на собственный опыт и вскоре превзошли не только своих учителей" немцев, но и американских конструкторов. В 1950 г. была создана принципиально новая баллистическая ракета «Р-2» с одним несущим баком и отделяющейся головной частью. По своим размерам «Р-2» была вдвое больше «Р-1», но благодаря применению специально разработанных алюминиевых сплавов превосходила ее по весу всего на 350 кг. В качестве топлива здесь использовались этиловый спирт и жидкий кислород. В 1953 г. была принята на вооружение ракета «Р-5» с дальностью полета 1200 км. Созданная на ее базе геофизическая ракета «В-5А» (длина — 29 м, стартовая масса ок. 29 т) могла поднимать грузы на высоту до 500 км. В 1956 г. были проведены испытания ракеты «Р5М», которая впервые в мире пронесла через космос головную часть с ядерным зарядом. Ее полет завершился ядерным взрывом в заданном районе Аральских Каракумов в 1200 км от места старта. Королев и главный конструктор двигательных установок Глушко после этого получили звезды Героев Социалистического Труда.
До середины 50-х гг. все советские ракеты были одноступенчатыми. В 1957 г. с нового космодрома в Байконуре была успешно запущена боевая межконтинентальная многоступенчатая баллистическая ракета «Р-7». Эта ракета, длиной около 30 м и весом около 270 т, состояла из четырех боковых блоков первой ступени и центрального блока с собственным двигателем, который служил второй ступенью. При старте все двигатели включались одновременно и развивали тягу около 400 т. После выработки топлива блоки первой ступени отбрасывались, а двигатели второй ступени продолжали работать дальше. Несколькими месяцами позже в октябре 1957 г. именно эта ракета вывела на орбиту первый в истории искусственный спутник Земли. С этого события началась эра космонавтики.
Первый спутник представлял собой небольшой шар диаметром 58 см и весом 83,6 кг. (Внутри находились два радиопередатчика и источник питания.) Но уже через месяц, в ноябре 1957 г., в космос был запущен второй спутник весом 508,3 кг. На нем находилась герметическая кабина с собакой Лайкой — первым живым существом, покинувшим пределы Земли. В мае 1958 г. на околоземной орбите работал третий спутник, который можно было назвать уже настоящей автоматической научной станцией. Длина его составляла 3,5 м, диаметр — 1,5 м, а вес — 1327 кг, из которых на научную аппаратуру приходилось 968 кг. Устройство и конструкция этого спутника были проработаны гораздо тщательнее, чем двух первых. Кроме бортового источника питания он был снабжен солнечной батареей. (Благодаря этому спутник эксплуатировался намного дольше, чем два первых, — он находился в полете 691 день, и последний сигнал с него приняли в апреле I960 г.) В это время шло выполнение уже другой программы — исследования Луны. В январе 1959 г. в сторону спутника Земли ушла автоматическая станция «Луна-1».