Сразу после смерти Королёва советскую космическую программу возглавил Василий Мишин. Он обладал значительным опытом и талантом, был одним из главных помощников Королёва и имел репутацию знающего инженера. Однако Мишину не хватало харизмы Королёва и его обширного опыта вращения в высших эшелонах советской бюрократии. По характеру он был осторожным и методичным администратором и не сумел продемонстрировать стиль смелого руководства, который годами был стилем Королёва. Мишин не стал сразу сокращать число конкурирующих программ. Однако он продолжил разработку Н-1, серии «Союз», экспериментальных лунных зондов серии «Космос» и «Зонд». Стыковка непилотируемых «Космоса-186» и «Космоса-188» представляла серьезное достижение, которого добились под руководством Мишина сразу вскоре после смерти Королёва. Мишин будет руководить советской космической программой до середины 70-х годов.
Заветы Королёва продолжали формировать советскую космическую программу до конца 60-х годов. Лунная ракета Н-1, которая задумывалась еще в 1958 году, являлась советским вызовом «Сатурну-5». Хотя советские военные, прежде всего руководство ракетных войск стратегического назначения, были против дорогостоящих космических программ, Королёв брал верх. Параллельная программа разрабатывала конструкцию космического корабля Л-3, который предназначался для будущих полетов на Луну с помощью все еще не испытанной ракеты-носителя Н-1. Когда Хрущеву оставалось несколько месяцев пребывания у власти, он также одобрил вторую космическую инициативу ОКБ-52, предложенную Владимиром Челомеем: отправить двух космонавтов на орбиту вокруг Луны на космическом корабле ЛК-1. Теперь Челомей работал над мощной ракетой-носителем УР-500, или «Протон», которая была конкурентом Н-1. Угроза, исходящая от проекта «Аполлон», которую чувствовал Хрущев, заставила его одобрить эти честолюбивые космические программы. Когда в октябре 1964 года место Хрущева занял Леонид Брежнев, он также поддержал эти долгосрочные космические программы Советского Союза.
В последний год своей жизни Королёв использовал призрак «Аполлона» для получения поддержки у высших советских политических руководителей, но всегда сталкивался с сопротивлением своего давнего соперника Валентина Глушко. Они вели ожесточенные споры по поводу конструкции Н-1. Королёв осознавал, что новой ракете нужны мощные двигатели, чтобы поднять на орбиту проектируемый груз весом более сотни тонн. Следовательно, он выступал за разработку двигателей, работающих на топливе из смеси жидкого кислорода и жидкого водорода. По его представлению, эта охлажденная до низких температур криогенная смесь создавала оптимальную подъемную силу для ракеты Н-1. Его сильный соперник Глушко был убежденным сторонником долго сохраняющегося ракетного топлива, такого как азотная кислота, и утверждал, что криогенное топливо по своей природе нестабильно. Тогда, в 1962 году, Королёв победил в этом ожесточенном споре, и его подход получил официальное одобрение. Тогда Глушко отошел от проекта Н-1, и его отношения с Королёвым стали весьма натянутыми. Со временем Глушко перешел к Челомею, где работал над двигателем РД-253 для ракеты-носителя «Протон». Оказавшись в безвыходном положении, Королёв обратился тогда к Николаю Кузнецову, конструктору авиационных турбореактивных двигателей, чтобы тот спроектировал и создал двигатели для Н-1. У Кузнецова была репутация талантливого конструктора, но ему не хватало знаний и опыта Глушко. Внутренняя борьба продолжалась до 1965 года, когда Королёв прилагал усилия, чтобы проект Челомея ЛK-1 был закрыт. Королёв добился того, чтобы вместо этого проекта был создан корабль Л-1, который в итоге был отправлен на окололунную орбиту. Л-1 — модифицированная версия космического корабля «Союз» запускалась с помощью трехступенчатой ракеты Челомея «Протон», ставшей первой советской ракетой-носителем, прототипом которой не была военная ракета.