冯·布劳恩于1912年3月23日生在波森的维尔西茨（波森古时曾是普鲁士的一个省，第一次世界大战后划归波兰，现在波兰境内）。
布劳恩幼年时，德国人流行把火箭（许多是黑色火药和烟花火箭）绑在汽车、火车、船上创造速度纪录。此事对少年的布劳恩颇有影响，他一次买了6枚火箭装在一辆玩具车上并将其点着，几乎惹祸。但此事并未影响布劳恩对火箭的兴趣，他一有机会就燃放焰火火箭。与世人推测的相反，火箭天才布劳恩并不是一个读书天才。他除法语较好外，一些功课的成绩并不能让父母高兴，他的物理很差，数学竟然不及格，而这两门都是现今从事航空航天工程的基础课。父母为他的理科成绩担忧，便将他转入一所寄宿学校，他的成绩终于有所提高，但他最喜欢的还是木工、石工、农业种植，因此他小时候就曾自己动手制作汽车。
布劳恩中学毕业后，进入夏洛特堡工学院。德国高等院校历来注重学生的实际操作能力，布劳恩熟悉各种机床的操作和工艺，曾用了5周时间锉出来一个标准的金属立方体。
1910—1930年，欧美国家盛行研究各种火箭。当时的主流是固体燃料火箭，并少量应用在第一次世界大战当中，但一些富有远见的工程师指出：液体燃料火箭才是征服天空的首选。这时在德国已经有许多工程师研制出了各种火箭并积累了丰富的经验。奥伯特先生是德国当时最知名的火箭专家，布劳恩与他认识后，成为他的助手。奥伯特坚持认为：最好的火箭动力是液体燃料而非固体火药。此论点对布劳恩很有影响。奥伯特设计了液体发动机最初的装置，并且点火成功。他用的是液态氧和汽油。后来奥伯特离开了火箭研究，布劳恩和其他弟子把老师的火箭研究事业继续进行下去。20世纪30年代的德国受经济大萧条影响，失业严重。一些高级技工免费在布劳恩的火箭工厂里干活，一些大公司出于商业目的会给一些赞助，而绝大部分的成绩则依靠一群年轻人的献身精神。
1931年，布劳恩暂离火箭工厂到瑞士的苏黎世高等工学院进修。学成回国后，正赶上他的同事发射小型试验液体火箭——“米拉克”1号。虽然经过初次试验失败，但后来这种小火箭就不断成功发射了，布劳恩深感光凭工程学知识征服宇宙空间是远远不够的，他毅然转入柏林大学学习更多的物理、化学和天文知识。在柏林大学，有一批优秀教授任教。布劳恩的博士论文是关于液体火箭发动机中复杂的喷射、雾化、燃烧、离解、气态平衡和膨胀现象。后来，“米拉克”液体火箭引起了德国军方的关注。不久后，德国军方找到了布劳恩，从此，他开始为德国军方效力。在布劳恩的主持下，一批批火箭被研制了出来，这其中就包括在第二次世界大战期间给英国带来巨大灾难的V–2火箭，它在当时被人们称为“飞弹”。
第二次世界大战结束以后，布劳恩作为有特殊价值的战俘被抓去了美国。后来“冷战”开始，美国陆军想要一种远程导弹，甚至起了名字叫“红石”，军方决定让布劳恩主持研制，这位来自欧洲的火箭天才终于派上了用场。就这样，布劳恩在赋闲6年之后，又紧张地忙碌起来。1957年，“红石”火箭达到了2000公里的射程，射程更远的“丘比特”火箭也很快研制成功了。
1961年5月，美国总统肯尼迪宣布了载人登月的决定，宇航局随即实施了大规模的“阿波罗”计划，它为冯·布劳恩搭建了展示才华的舞台。
“阿波罗”计划前，研制火箭通常采用分级试验的方法，就是一次飞行只试验一级，以后再依次加上第二级、第三级。为了按时完成10年内登上月球的任务，美国宇航局载人航天飞行办公室主管乔治·缪勒提出了一个令人吃惊的决定——全载荷试验。这个决定改变了以往的做法，第一次就将各级火箭组装在一起发射，这无异于把所有的鸡蛋都放在一只篮子里，因此第一次听到这个决定后，马歇尔航天中心的火箭专家都表示怀疑。一位实验室的主任对宇航局的一位官员说：“你一定是神经错乱了。”可是，冯·布劳恩却公开支持全载荷试验，见到这种情况，许多高级官员也只好不再坚持反对意见。事实证明，乔治·缪勒的决定是对的，冯·布劳恩的坚持也是对的。1967年11月9日，“土星”5号第一次发射就大获成功，每一级火箭都工作得完美无缺，全载荷试验为“阿波罗”计划赢得了时间。“阿波罗”计划的成功很大程度上取决于“土星”系列火箭的成功。“土星”系列火箭前后共发射了33次，全部取得了成功，可靠性达到100%，而世界上其他系列火箭的可靠性没有一种超过97%。这种超乎寻常的成绩，来源于冯·布劳恩德国式的严谨，来源于他一丝不苟的质量管理。一次，“土星”1B火箭在试验和清洗时发现发动机里存有多余物，冯·布劳恩立即采取了有力措施，并写信给承包商洛克达因公司指责对方的问题，他警告说：“如果这种情况继续下去，将会引起严重事件。”对冯·布劳恩的这种严谨态度，最应该表示感谢的是宇航员们，“土星”5号在历次登月飞行中都完美无缺顺利地完成了任务，没有一个宇航员伤亡。
1970年2月，即“阿波罗”13号飞船发射前两个月，冯·布劳恩告别马歇尔航天中心，前往华盛顿担任宇航局副局长。载人登月成功后，布劳恩提出了载人登陆火星的建议和设想。但国会议员们拒绝了他的火星飞行计划。载人火星计划流产了，“阿波罗”计划接近了尾声。当时冯·布劳恩才60岁，还不到宇航局65岁的法定退休年龄，然而他认为自己在宇航局已经没有什么大事可干了。1972年6月19日，也就是“阿波罗”16号发射两个月后，为美国陆军工作了15年，为宇航局工作了12年的布劳恩出人意料地辞去了宇航局副局长的职务，加入了费尔柴尔德公司。这是一家著名的航空航天公司，也是天空实验室轨道舱的承包商。布劳恩转入该公司后，一直从事广播电视通信卫星的研制工作，直至1977年去世。
知识链接
布劳恩为纳粹德国工作11年的经历使他成为了世界上最危险的人物，而他后半生为人类航空航天事业所做的贡献无法衡量，现代科学家的困境在他身上彰显得淋漓精致：科研活动到底应该为某个国家服务，还是为人类服务，这永远是科学家们需要权衡的问题。
