Ná die oorlog is hy deur die Amerikaanse regering gewerf, waar hy 'n blywende impak op die Amerikaanse ruimtevaartprogram gemaak het en onder andere 'n span deskundiges gelei het in die ontwerp en bou van die reusagtige Saturn V-vuurpyl. Hierdie vuurpyl (wat 42 m hoog was en 10 m in deursnee) het in 1969 bygedra tot die sukses van die eerste maanlanding toe Neil Armstrong, Edwin Aldrin en Michael Collins se Apollo 11 vaartuig van 45 702 kg teen 'n snelheid van 10 300 km/h tot op 'n hoogte van 64,4 km bo die aarde die ruimte ingeskiet is.
Van 1950-60 is Von Braun direkteur van die Redstone Arsenaal in Alabama waar hy 'n belangrike aandeel gehad het in die ontwikkeling van langafstandvuurpyle en ballistiese vuurpyle met 'n klein trefafstand, onder andere die Jupiter-C, waarmee die eerste Amerikaanse satelliet in 'n baan om die aarde geplaas is. In 1960 word Von Braun direkteur van NASA se George C Marshall Space Flight Center. In hierdie hoedanigheid speel hy 'n vername rol by die ontwerp van die Saturnusvuurpyle (Saturnus I en V) vir die Amerikaanse ruimtevaartprogram, die Gemini-program en die Apollo-program.