他出生于日托米尔，父母为玛丽亚·科罗廖娃与帕维尔·科罗廖夫，正值帝国末期的动荡年代。他的童年经历了革命与内战，这一代人在动荡中成长，普遍被技术与国家工程所吸引。

他在基辅理工学院开始系统的工程学习，深入接触力学与航空学。学生设计社团以及苏联对技术教育的推动，使他逐步走向飞行与推进技术领域。

科罗廖夫转入鲍曼莫斯科高等技术学校，这是一所顶尖的苏联工程院校。在莫斯科，他得以接触飞机设计师、实验室以及日益兴盛的试验航空文化。

他设计并驾驶了多架滑翔机，在苏联航空界与竞赛中崭露头角。实践工作锻炼了他对结构与可靠性的直觉，以及强调严苛试验胜过纯理论的领导风格。

他与弗里德里希·灿德等志同道合的工程师一起组织成立研究小组，专注火箭与喷气推进。经费拮据迫使团队不断创新，但也为苏联火箭事业形成了关键核心。

研究小组并入反作用推进研究所后，科罗廖夫领导液体推进剂火箭项目。机构变化带来资源与官僚体系，也磨炼了他在政治环境中周旋与推动工程的能力。

他在斯大林大清洗中被内务人民委员部逮捕，被以破坏活动等常见罪名指控。随后被押送至严酷的拘押体系并前往科雷马，遭受伤病与营养不良，长期损害了健康。

他从劳改体系被转送至秘密的囚禁设计局，由高技能囚犯在控制下为国家项目服务。在严密监管与顶尖工程师共处的环境里，他在仍被囚禁的状态下重新投入工程工作。

随着战争对专业人才的需求上升，他逐步得到平反，并被允许重新公开工作。从囚徒到受信任专家的转变，凸显了体制既能摧毁人才也能在需要时重新动员人才。

他加入苏联团队，考察并研究缴获的德国火箭基地与相关硬件。在冷战初期的竞逐中，这项工作加速了苏联对大型弹道导弹技术的理解与掌握。

他在以八十八号科研所为中心的新导弹体系中出任总设计师，随后领导一号特别设计局。在德米特里·乌斯季诺夫等官员支持下，他建立了严整的设计文化与庞大的分包协作网络。

在斯大林去世后的权力过渡期，他推动洲际射程火箭项目，以应对不断加剧的美苏竞争。他强调可靠的运载器必须建立在扎实的推进系统研发与严格的质量控制之上。

他的一号特别设计局团队在七号火箭上取得关键成功，使其成为苏联首款实用洲际弹道导弹，也成为强大的航天发射平台。该项目需要在前所未有的规模上解决分级、制导与发动机可靠性等难题。

10月4日，七号火箭将第一颗人造卫星送入轨道，震动全球舆论并使西方政府警觉。科罗廖夫借助这一胜利争取更广泛支持，将航天计划从纯军事导向拓展为综合太空工程。

他领导月球探测系列任务，其中二号探测器成为首个抵达月球的人造物体。任务展示了苏联在测控、通信与制导方面的能力，在激烈的冷战竞争中具有重要象征意义。

他统筹实施载人飞行计划，于4月12日将尤里·加加林送入轨道，成为人类历史里程碑。在严格保密、风险高企与工期紧迫的条件下，他以冗余设计与严密试验纪律确保硬件可靠。

随着美国登月计划推进，科罗廖夫主张在内部竞争的设计局体系下仍应形成统一的登月战略。他推动一号运载火箭方案，但体制分散与资源受限使进展放缓。

科罗廖夫在莫斯科因手术并发症去世，结束了这一时代最具影响力却长期匿名的工程领导。此后苏联媒体才公开他的姓名，世界也因此重新理解人造卫星与载人飞行背后的关键人物。