1952年、フォン・ブラウンは、なおもロケットが平和的な探検に使用される世界を夢見て宇宙ステーションの概念を「コリアーズ」誌（Collier's）に発表した。この宇宙ステーションは直径75mで、高度1700kmの軌道に置かれ、人工重力を発生するために自転するとされた。彼の予見では、ここは月探検のための理想的な出発点のはずだった。フォン・ブラウンはまた、ウォルト・ディズニー率いるディズニー社の宇宙探検に関する3本のテレビ映画の制作に技術監督として参加した。フォン・ブラウンはその後何年も、未来の宇宙計画に対してより多数の公衆の興味を惹くことを望んで、ディズニー社との仕事を続けた。
この時期、フォン・ブラウンは従妹で18歳のマリア・フォン・クヴィストルプに求婚する手紙を書いた。1947年3月1日、彼はマリアと、彼女の住む地域のルター派教会で結婚式を挙げた。1948年12月に最初の娘アイリスがフォートブリスの陸軍病院で誕生した。1950年、フォン・ブラウンと彼のチームはアラバマ州ハンツヴィルに移され、そこがフォン・ブラウンの以後20年間の住みかとなった。
SS（ナチ親衛隊）とゲシュタポ（国家秘密警察）は、「（軍事兵器の開発に優先して）フォン・ブラウンが地球を回る軌道に乗せるロケットや、おそらく月に向かうロケットを建造することについて語ることをやめない」、としてフォン・ブラウンを国家反逆罪で逮捕した。フォン・ブラウンの罪状は、「より大型のロケット爆弾作成に集中すべき時に、個人的な願望について語りすぎる」、というものであった。ドルンベルガーは、「もしフォン・ブラウンがいなければV-2は完成しない、そうなればあなたたちは責任を問われるだろう」とゲシュタポを説得し、フォン・ブラウンを釈放させようとした。しかし、それでもゲシュタポは許そうとせず、最後はヒトラー自らがゲシュタポをとりなし、ようやくフォン・ブラウンは解放された。そのときヒトラーは「私でも彼を釈放することはかなり困難だった」と言ったという。
第二次世界大戦においてドイツ軍が連合国軍に対して劣勢に傾いていた1943年、ドイツ国総統のアドルフ・ヒトラーはA-4（独：Aggregat 4型）ロケットを「報復兵器」として使うことを決定。フォン・ブラウンらのグループはロンドン攻撃のために、弾道ミサイルA-4の開発をすることになった。ヒトラーの生産命令から14ヶ月後、最初の軍用A-4が、このころにはハインリヒ・ヒムラーの考えた名前の「V-2」と呼ばれることになっており、1944年9月7日にヨーロッパ西部に対し発射された。その後ドルンベルガーは陸軍のロケット開発指揮官に、フォン・ブラウンは技術部長になった。彼らは航空機とジェット補助離陸（広義の「ジェット」の意味であり、空気を吸い込まないロケットも含む）用の液体燃料ロケットエンジン、長射程弾道ミサイル・A-4（V2ロケット）と、超音速対空ミサイル「ヴァッサーファル」を開発した。
1934年の暮れまでに、フォン・ブラウンのグループは2.4 km以上の高度に達するロケットを2基射ち上げることに成功したが、この頃すでにドイツロケット協会はなく、ロケットの実験は新たな体制では禁止されていた。軍用の開発だけが許可され、ドイツ北部のバルト海のペーネミュンデ村により大きな施設が建てられた。
1930年にベルリン工科大学に入学した。ドイツ宇宙旅行協会にも入会し、ヘルマン・オーベルトの液体燃料ロケットエンジンの試験を手伝った。その後、工学士の学位を得てベルリン大学へ進み、陸軍兵器局のヴァルター・ドルンベルガー陸軍大尉のもとで研究するよう取り計らった。フォン・ブラウンはドルンベルガーがすでに持っていたクマースドルフの固体ロケット試験場の隣で研究を続け、2年後に物理学の博士号を受けた。しかし、このとき公表された博士論文は執筆された一部だけであり、完全な論文が公表されたのは1960年になってからであった。
ダンディー近くのBenvieで生まれた。父親はスコットランド国教会の牧師で、兄に建築家のジェームズ・プレイフェア(James Playfair)、弟に技術者、統計学者のウイリアム・プレイフェア(William Playfair)がいる。ジェームズの子、ウィリアム・ヘンリー・プレイフェア(William Henry Playfair)も有名な建築家である。14歳まで家で教育を受けた後、セント・アンドルーズ大学に入学した。いくつかの大学の数学の教授職の候補となったが、選ばれず、父親の後をついで牧師となったが数学や物理学の研究を続けた。1782年に牧師を止め、スコットランド啓蒙主義の重要な人物の一人、アダム・ファーガソンの個人教師となった。ファーガソンとの関係から、エディンバラの学者たちと交流し、山の密度と体積から地球の密度を計測しようとする「「シェハリオンの実験」に参加し、この実験を率いたネヴィル・マスケリンと知り合うことで、ロンドンの科学者とも交流するようになった。1785年にエディンバラ大学の数学の教授、ドゥガルド・ステュワート(Dugald Stewart)が倫理哲学の教授となった後、ステュワートの後を継いで数学の教授となった。業績としては、数学の分野では幾何学の分野で知られる。ユークリッド幾何学の有名な解説書を出版し、平行線公準としてプレイフェアの公理を示したことで知られる。地質学の分野では斉一説を唱えたジェームズ・ハットンの学説の支援者として知られ、ハットンと北海沿岸などでの地層の調査を行った。アルプスなどの調査で見た氷河によって運ばれた岩と、似たような岩がスコットランドにも見られることなどを発見した。ハットンの没後、ハットンの『地球の理論』（"The Theory of Earth"）の3訂版などを出版し、1802年に『ハットンの地球理論の解説』（"Illustrations of the Hattonian Theory of Earth"）を出版し、ハットンの学説を広めるのに貢献した。1807年に王立協会フェローに選ばれた。鉱物 "Playfairite"はプレイフェアに因んで命名された。