Pociski A4/V-2, których systemy naprowadzania współtworzył, zostały od września 1944 użyte przez III Rzeszę jako broń odwetowa przeciwko celom cywilnym – przede wszystkim Londynowi i Antwerpii, powodując tysiące ofiar wśród ludności cywilnej.

Po wojnie, w 1947, przyjął zaproszenie do pracy w Royal Aircraft Establishment w Farnborough (Anglia) jako główny oficer naukowy Ministerstwa Obrony Wielkiej Brytanii, zajmując się technologiami obronnymi. W 1954 przeniósł się do Stanów Zjednoczonych, początkowo do Baltimore, gdzie krótko pracował w Glenn L. Martin Company. W 1956 dołączył do zespołu rakietowego w Army Ballistic Missile Agency (ABMA) w Huntsville w Alabamie, początkowo w laboratorium obliczeniowym. W 1959 uzyskał obywatelstwo amerykańskie i został dyrektorem projektu nośników Saturn I, Saturn IB i Saturn V (1959–1963). Pełnił funkcję dyrektora Saturn Systems Office w Centrum Lotów Kosmicznych imienia George’a C. Marshalla NASA, gdzie m.in. utworzył grupy robocze ds. interfejsów i systemów rakiet Saturn. Był autorem artykułu „Development of the Saturn Space Vehicle” opublikowanego w 1962 w zbiorze upamiętniającym 50. urodziny von Brauna.