Im Zweiten Weltkrieg wurde Braun Nachtfluglehrer in Kopenhagen. Im Juli 1943 ging er auf Anforderung seines Bruders Wernher zur Heeresversuchsanstalt nach Peenemünde, das am 17./18. August in der Operation Hydra bombardiert wurde. Im März 1944 wurde Magnus von Braun zusammen mit seinem Bruder Wernher, den Raketenkonstrukteuren Klaus Riedel und Helmut Gröttrup sowie dem Architekten Hannes Lührsen inhaftiert, aber bald wieder freigelassen. Im Spätsommer 1944 wurde er nach Mittelbau-Dora nahe dem thüringischen Nordhausen versetzt, wo er Gyroskope, Servomotoren und Turbopumpen für die als „V2“ bekannt gewordene Rakete A4 entwickelte. An seiner Stelle wurde Dieter Huzel Wernhers Assistent. Braun war in Weilheim in Oberbayern evakuiert, als sein Bruder Wernher am 14. April 1945 dort aus Oberammergau ankam. Am nächsten Tag zog er nach Oberjoch. Als sie am 3. Mai im Radio von Hitlers Tod erfuhren, radelte Magnus von Braun zu den Amerikanern in Reutte und handelte die Übergabe für die Gruppe der Peenemünder Raketenbauer aus.