Ab 1937 war von Braun technischer Direktor der neuen Heeresversuchsanstalt Peenemünde (HVP). Hier leitete er unter anderem die Entwicklung des Aggregats 4, kurz A4 genannt, der ersten Großrakete mit Flüssigtreibstoff. Ab August 1943, nach dem Bombenangriff der Operation Hydra auf Peenemünde, wurde die Serienfertigung der Rakete an andere Orte im Deutschen Reich verlagert und nach ihren ersten Einsätzen auf London im September 1944 "V2 (Vergeltungswaffe 2)" genannt. Das Aggregat 4 war die erste einsatzfähige Boden-Boden-Rakete mit Flüssigkeitstriebwerk überhaupt. Neu war an dieser Rakete auch, die Flugbahn mit einem Kreiselsystem zu verfolgen und durch aktiv gesteuerte Strahlruder und Luftruder zu stabilisieren und Abweichungen automatisch auszugleichen.