W przeciwieństwie do swojego odpowiednika w programie amerykańskim Wernhera von Brauna, jego nazwisko było tajemnicą państwową. Znany był tylko jako „główny konstruktor”. Dopiero po śmierci nekrolog w „Prawdzie” ujawnił jego kluczową rolę w programie kosmicznym. Został pochowany z honorami na Cmentarzu przy Murze Kremlowskim. W odróżnieniu od von Brauna nie miał jednak nigdy pełnej kontroli nad radzieckim programem i często musiał borykać się z konkurentami, m.in. z Władimirem Czełomiejem.

Ogromny stres pracy, jak również problemy zdrowotne, jakich doznał w więzieniu, spowodowały znaczne pogorszenie zdrowia Korolowa na początku lat 60. 3 grudnia 1960 miał pierwszy zawał serca, następnie jego zdrowie nieustannie się pogarszało. Zmarł niespodziewanie w 1966 w wyniku nieudolnie przeprowadzonej, rutynowej operacji. Dom, w którym mieszkał, został zamieniony w muzeum mu poświęcone.

Pamięć Filatelistyka Wizerunek Siergieja Korolowa i jego osiągnięć umieszczano na licznych znaczkach pocztowych ZSRR.