В 1934 году был создан Реактивный научно-исследовательский институт (РНИИ) — первый в мире институт ракетной техники. Сергей Павлович Королев возглавил работы по созданию ракетных летательных аппаратов.

23 мая 1934 года состоялся успешный запуск крылатой ракеты 06/1 — летательного аппарата РНИИ с пороховым двигателем, а в 1939 году прошла испытания крылатая ракета «212» с новым типом топлива на основе азотной кислоты.

Работы РНИИ заложили основу для реактивной авиации и ракетостроения. 28 февраля 1940 года прошел первый полет советского ракетного планера РП-318 с ЖРД (жидкостным ракетным двигателем) конструкции Королева, а 15 мая 1942 года летчик-испытатель Г. Я. Бахчиванджи поднял в воздух первый советский ракетный самолет БИ-1.

Реактивный научно-исследовательский институт был создан на базе слияния ГИРД (руководитель С. П. Королев) и Газодинамической лаборатории (руководитель И. Т. Клейменов).

Королева назначили заместителем директора по научной части, но затем из-за конфликта с Клейменовым его понизили до руководителя отдела ракетных летательных аппаратов. За несколько лет отделом были подготовлены проекты моделей баллистических и крылатых ракет на разных типах топлива.

Клейменов остановил финансирование ряда исследовательских проектов, начатых в ГИРД, включая работу над реактивным самолетом. В результате в 1934 году многие бывшие сотрудники ГИРД ушли, были уволены или понижены в должности.

В конце июня 1938 года Королева арестовали и предъявили обвинение, что он состоит в троцкистской группировке, цель которой — саботаж, а Королев и другие члены руководства института обвинялись в намеренном затягивании выпуска военной техники. Королев был осужден на 10 лет.

1938 — завершены войсковые испытания авиационных реактивных снарядов РС-82 и РС-132.

1939 — летные испытания крылатой ракеты 212 с двигателем ОРМ-65. Конструкция ракеты «212» (06/4) была серьезно переработана в пользу упрощения и улучшения аэродинамики. Жидкий кислород заменили азотной кислотой, так как он был чрезвычайно неудобен в транспортировке и применении. Были проведены два относительно успешных пуска.

1940 — 28 февраля летчик В. П. Федоров совершил полет на РП-318, первом советском пилотируемом ракетном планере с жидкостным ракетным двигателем (конструктор Сергей Королев). На ракетоплан установили азотно-кислотно-керосиновый двигатель РДА-1−150 конструкции Леонида Душкина.

1941 — 17 июня завершены испытания «Ракетной установки БМ-13 «Катюша».

1942 — 15 мая летчик-испытатель Г. Я. Бахчиванджи совершил полет на БИ-1, первом в СССР самолете, оснащенным ЖРД. Двигатель был сконструирован в РНИИ. Самописцы зафиксировали максимальную высоту полета 840 метров, скорость — 400 км/ч, скороподъемность — 23 м/с.

Всего за три года для проведения различных испытаний было построено 9 самолетов серии «БИ».

1942—1944 — неудачная попытка создать ракетный самолет «302».

К сожалению, руководители института не оценили возможностей ракет на жидком топливе, которыми занимался Тихонравов в ГИРДе, и сосредоточили внимание только на пороховых ракетах.

Из-за этого СССР отстал в развитии реактивных технологий от Германии: работы по кислородным ЖРД возобновились только после получения трофейных ФАУ-2 Вернера фон Брауна.