Одним из его любимых предметов было черчение – Сережу непреодолимо тянуло к технике. Работы юноши отличались тщательностью и точностью, их нередко отправляли на выставки. С особым усердием учащийся Сергей Королёв осваивал только те дисциплины, которые, как он считал, могли быть необходимы в освоении будущей профессии. Ему не исполнилось и пятнадцати, когда он решил, что будет заниматься авиацией. В то время Сергей еще не помышлял о ракетах и космических полетах, но он чувствовал, что должен сделать что-то полезное в этой области. А иначе – зачем жить?
В начале двадцатых в Одессе появилось отделение ОАВУКа (Общества авиации и воздухоплавания Украины и Крыма), пропагандирующее идеи создания авиации, куда Сергей вступил вместе с отчимом. В организации была небольшая библиотека, которая очень заинтересовала шестнадцатилетнего юношу. Он находил в прочитанном много познавательного и интересного, а вскоре начал вести лекции для рабочих порта, которых активно призывал вступать в члены общества. На одной из таких лекций побывал и Григорий Михайлович. Он отмечал, что рассказчик из Сергея толковый, люди разных возрастов охотно слушают юного лектора.
Поначалу конструкторские идеи Сергея имели лишь черновую форму чертежных набросков, которые он застенчиво прикрывал от посторонних глаз куском ватмана. Однако вскоре на чертежах вполне отчетливо просматривался проект будущего планера. Отчим, опытный инженер, всячески помогал Сергею, дружески опекал его. Сергей увлеченно работал, несмотря на надвигающиеся выпускные экзамены. Ему не терпелось во всем разобраться самому. Вскоре Григорий Михайлович уехал в командировку, и Сергей обратился за помощью к знакомым инженерам матери, чтобы доработать проект. В ОАВУКе ему помогали конструктивными советами и полезными книгами. Первый проект планера Сергея Королёва К-5, представленный в комиссию ОАВУКа, был одобрен специалистами, когда юноше едва исполнилось семнадцать (1924).
Незаметно пришло время поступать в институт и выбирать специальность. Сергей был настроен решительно. «Только в авиацию, – говорил он. – Самому проектировать, самому строить, самому летать». В это время в Киевском политехническом институте (КПИ), на механическом факультете, открылось авиационное отделение. Туда Королёв и поступил.
Менее чем через полгода после начала учебы Сергей начал работать в студенческом авиакружке. Он узнал, что студенты КПИ строят планер к Всесоюзным планерным состязаниям в Крыму, в Коктебеле. Но, к сожалению, Сергей не смог участвовать в них, так как был новичком в институте и не имел пока заслуг перед коллективом.
Учеба давалась Сергею легко, так как с азами высшей математики и механики он был уже знаком. Как члену бригады по сборке учебных планеров, ему предоставлялась возможность полетать самому – об этом Королёв мечтал с детства. Летные испытания проводились рядом с КПИ, и вот однажды Сергей наконец смог полетать на планере. Первый самостоятельный полет не был безоблачным: при посадке начинающий пилот задел трубу, торчавшую из земли. О последствиях – трещине в ребре и легких ушибах – родным сразу ничего не сообщил, а потом, когда немного отлежался, рассказал обо всем со свойственным ему юмором.
Прожив полгода у дяди, Королёв решил жить отдельно, дабы никому не приносить неудобств. Сергей Павлович никогда не боялся трудной работы. Он охотно развозил газеты, умело ремонтировал крыши, споро загружал машины. В одном из писем матери он писал: «Встаю рано утром, часов в пять. Бегу в редакцию, забираю газеты, а потом бегу на Соломенку, разношу. Так вот зарабатываю восемь карбованцев. И думаю даже снять угол». Где только не работал Королёв! Ему даже удалось побывать статистом на съемках нескольких кинофильмов о Гражданской войне. Пренебрегать трудом было не в его правилах.
Совмещать работу и учебу приходилось непросто, но Сергей никогда не пропускал занятий в авиакружке и с прежним рвением участвовал в создании планеров. «Темп нашей работы был напряженным, – вспоминает С. Карацуба, товарищ С. Королёва по институту. – К 10 сентября все планеры надо было доставить в Крым на III Всесоюзные планерные состязания. Часто приходилось нам ночевать в мастерских – на древесных опилках.