Sergei Korolev, i sin helhed Sergei Pavlovich Korolev, (født 12. januar 1907 [30. december 1906, Old Style], Zhitomir, Rusland - døde den 14. januar 1966, Moskva, Rusland, USSR), sovjetisk designer af guidede missiler, raketter og rumfartøj.
Korolev blev uddannet ved Odessa Building Trade School, Kiev Polytechnic Institute og Moskva NE Bauman Higher Technical School, hvor han studerede luftfartsteknik under de berømte designere Nikolay Yegorovich Zhukovsky og Andrey Nikolayevich Tupolev. Efter at have været interesseret i raketri dannede han og FA Tsander Moskvagruppen til studiet af reaktiv bevægelse, og i 1933 lancerede gruppen Sovjetunionens første flydende drivraket.
Under anden verdenskrig blev Korolev holdt under teknisk anholdelse men brugte årene med at designe og teste raketforstærkere med flydende brændstof til militære fly. Efter krigen modificerede han det tyske V-2-missil og øgede dets rækkevidde til ca. 685 km (426 miles). Han overvågede også testskydningen af indfangede V-2-missiler ved Kapustin Yar-begrundelsen i 1947. I 1953 begyndte han at udvikle serien med ballistiske missiler, der førte til Sovjetunionens første interkontinentale ballistiske missil. I det væsentlige apolitisk tiltrådte han ikke det kommunistiske parti før efter Joseph Stalins død i 1953.
Korolev blev stillet som ansvarlig for systemteknik for sovjetiske lanceringsbiler og rumfartøjer; han instruerede design, test, konstruktion og lancering af Vostok, Voskhod og Soyuz besatte rumfartøjer såvel som af det ubesatte rumfartøj i serien Kosmos, Molniya og Zond. Han var det ledende geni bag det sovjetiske rumfartsprogram indtil hans død, og han blev begravet i Kreml-muren på Røde Plads. I løbet af hans levetid blev han kun kendt som ”Chief Designer.” I overensstemmelse med den sovjetiske regerings rumpolitik blev hans identitet og hans rolle i sit lands rumprogram først afsløret efter hans død.
