Одни из самых удачных разработок ОКБ-1, повлиявших на поддержание паритета в ракетно-ядерном противостоянии с вероятным противником — твердотопливные ракеты РТ-1 и РТ-2. В декабре 1968-го РТ-2 заступила на боевое дежурство.
В 1951 году на заводе началось производство двигателей для ракет ПВО Москвы по документации ОКБ-2 главного конструктора А. М. Исаева. Ежемесячно в течение четырех лет выпускалось по 50 двигателей. В 1955 году система ПВО Москвы поступила на вооружение.
Завод освоил новые технологические процессы. В 1951-1956 годах здесь делали четырехкамерные двигатели для крылатых ракет «Буря», двигатели для морских ракет Р-ПФМ, ускорители для реактивных самолетов.
В июне 1953 года С.П. Королев поручил новому подразделению разработку рулевых двигателей для Р-7, а позже — двигателя 8Д714 с тягой 5 т для блока Е — третьей ступени ракеты Р~7, разработанного под руководством М.В. Мельникова в содружестве с КБ С.А. Косберга (Воронеж). В сентябре 1959 года ракета с этим двигателем доставила на поверхность Луны вымпел с гербом СССР.
Параллельно велась разработка медно-титанового двигателя тягой 7,5 т для блока Л — четвертой ступени ракеты 8К78. С ее помощью запускались аппараты на Марс, Венеру, а также спутники связи и телевидения «Молния» на высокоэллиптическую орбиту. Были созданы двигатели для межорбитального блока ДМ. Прошел стендовые испытания и двигатель для ОДУ, который в 1988 году успешно отработал на космическом корабле «Буран».
Создание межконтинентальной баллистической ракеты Р-7 позволило С.П. Королеву подойти к проектированию и изготовлению искусственных спутников Земли и межпланетных станций. На создание первого простейшего спутника ПС-1 отводилось очень мало времени, часто детали делались по эскизам. Спутник представлял собой шар диаметром 580 мм. Основные трудности возникли при изготовлении сферических полуоболочек, их сварке со шпангоутом, полировке наружных поверхностей. Проводились многократные испытания на отделение спутника от центрального блока РН. Запуск ПС-1 4 октября 1957 года возвестил о начале освоения космоса и триумфе нашей страны.
На создание второго спутника — ПС-2 с герметичной кабиной для подопытной собаки Лайки ушло меньше месяца. ПС-2 делали почти без чертежей, по указаниям конструкторов. Выручали энтузиазм и высокая квалификация слесарей-сборщиков. Спутник с собакой Лайкой был запущен 3 ноября 1957 года.
Третий искусственный спутник Земли массой 1327 кг, укомплектованный исследовательской аппаратурой, являлся уже научно-космической станцией. Он вышел на околоземную орбиту 3 мая 1958 года.
Спутники «Электрон-1» (Э-1) и «Электрон-2» (Э-2), предназначенные для изучения радиационных поясов Земли, завод изготовил в 1963 году. Поверхность спутника Э-2 покрывали элементы солнечной батареи (СБ), на спутнике Э-1 СБ открывались во время полета. Запуск спутников состоялся в январе 1964 года. Еще два спутника Э-3 и Э-4 запустили в июле 1964 года.
В 1961 году завод получил необычное задание: изготовить спутник для передачи программ телевидения и дальней двусторонней многоканальной телефонной и фототелеграфной связи «Молния-1». Запуск спутника в апреле 1965 года прошел успешно. Впервые в мире появилась спутниковая связь, и жители Владивостока получили возможность смотреть московское телевещание. Всего на заводе изготовили восемь спутников «Молния».
Первая станция «Луна-1», или «Мечта» (Е1), запущенная в январе 1959 года, пролетела рядом с Луной. «Луна-2» (Е1А), стартовавшая в октябре 1959 года, доставила на поверхность Луны советский вымпел. Станция «Луна-3» (Е2А) сфотографировала обратную сторону Луны и передала снимки на Землю. С конца 1965 года к работам присоединилось ОКБ им. С. А. Лавочкина, которому позже передали эту тематику. В январе 1966 года в путешествие отправилась станция «Луна-9», которая совершила мягкую посадку на Луну и передала на Землю снимки с поверхности ее естественного спутника.
В 1960 году С.П. Королев утвердил график создания космических станций для полетов к Венере и Марсу. Сроки пусков этих аппаратов определялись астрономическими датами оптимального взаимного положения планет. Пускам предшествовали статические и динамические проверки конструкции, отработка системы посадки на планеты, комплексные испытания в КИС.
Первую станцию для полета к Марсу и посадки на Красную планету (1М) после автономных испытаний на заводе в августе 1.960 года отправили на ТП. Она стартовала в начале октября 1960 года. Для полета на Венеру завод изготовил вариант станции 1ВА. В 1960-1965 годах завод сделал 19 межпланетных станций 2MB, ЗМВ.
Станция «Зонд-3» (ЗМВ № 3), запущенная в июле 1965 года в сторону Марса, сфотографировала обратную сторону Луны. В ноябре 1965 года стартовали АМС «Венера~2» (ЗМВ № 4), которая пролетела рядом с Венерой, и «Венера-3» (ЗМВ № 1), доставившая на поверхность Венеры вымпел нашей страны.
В 1960 году вышло постановление правительства «О создании мощных ракет-носителей, спутников, космических кораблей и освоении космического пространства в 1960-1967 годах». В нем говорилось о необходимости развития этой отрасли науки и техники, распределялась ответственность между предприятиями за отдельные направления работы.
С этого времени ОКБ-1 и завод № 88 перешли к проектированию, изготовлению и запускам пилотируемых кораблей. Разработчикам пришлось решать множество научно-технических задач, в первую очередь обеспечения жизнедеятельности и безопасности полетов космонавтов. В 1959 году завод приступил к созданию корабля «Восток».
В Завокзальном районе, на территории бывшего НИИ-58 было организовано второе производство предприятия для изготовления и заводских испытаний кораблей и спутников. Его возглавил Г.Я. Семенов.
С декабря 1960 года на заводе действовало разработанное по инициативе С. П. Королева «Положение по ЗКА», которое определяло порядок изготовления и заводских испытаний пилотируемых изделий. Запрещались вариантность изделий, изменение технологии сборки и испытаний, применение деталей, узлов, имеющих отступления от техдокументации и техпроцессов.
12 апреля 1961 года Юрий Гагарин на корабле «Восток» совершил первый виток вокруг Земли. Сбылась давняя мечта С.П. Королева. Это событие навеки останется величайшим достижением человечества. За успешное выполнение этого полета многие сотрудники ОКБ-1 и завода получили государственные награды. Директору Р.А. Туркову было присвоено звание Героя Социалистического Труда. На кораблях «Восток» совершили полеты Г.С. Титов, А.Н. Николаев, П.Р. Попович, В.Ф. Быковский, В.В. Терешкова.
На пилотируемых кораблях резко возросло количество приборов и кабелей, антенн, датчиков, высокоточных механизмов и приводов, реактивных двигателей малой тяги, наземного испытательного оборудования разработки ОКБ-1. В 1963 году было организовано приборное производство, которое возглавил И.Б. Хазанов.
Затем появились трехместный корабль «Восход» (ЗКВ) и двухместные корабли «Восход-2» (ЗКД) для выхода космонавтов в космос. В октябре 1964 года стартовал корабль «Восход» с летчиками-космонавтами В. М. Комаровым, К. П. Феоктистовым, Б. Б. Егоровым. В марте 1965 года экипаж корабля «Восход-2» — космонавты П. И. Беляев и А. А. Леонов — впервые в мире осуществил выход в открытый космос.