Eleverna vid Joseph Whitaker School i Rainworth i Nottinghamshire slog rekordet vid sitt första försök med en hastighet av 769,4 km/h.
Men senare, en annan bil de hade byggt gick ännu snabbare och träffade en genomsnittlig hastighet på 533.1mph (857.9km/h).
Bilderna från Rolls-Royce-banan i Hucknall kommer nu att skickas till Guinness för verifiering.
Om hastigheten är verifierad, kommer det att ha slagit den befintliga rekord som hålls av Samvir Thandi och Heathland School i Middlesex, vars bil nådde 287,6 mph (462,84 km/h) i mars.
De unga ingenjörerna twittrade: " Vi har ett bekräftat 478,1mph genomsnitt av Red Shift! Bra gjort mot alla unga ingenjörer - världsrekord innehavare! "
Men efter ytterligare ett försök med en bil hade de kallat sinnessjukdom, laget fortsatte att sätta en ännu större rekord.
Phil Worsley, som är chef för Young Engineers Club, sade: " När människor tittar på våra raketer, förutser de inte hastigheten, deras huvuden släpar bakom bilen.
"[Eleverna] är helt fantastiska. De mest fantastiska människor jag någonsin arbetat med."
Bilarna, som är ca 45cm långa och tillverkade av kolfiber, körs på titanhjul och styrs av en 250m (820ft) stålkabel.
Alla delar har fastnat tillsammans med starkt lim och i slutet av varje körning kommer bilarna till ett stopp med hjälp av små fallskärmar.
Eleverna har arbetat med projektet i ungefär ett år.
Ett team av skolbarns raketdrivna modellbil har slagit världsrekordet, påstås det.