เบราน์เข้าร่วมกับพรรคนาซีใน ค.ศ. 1937 และทำงานในโครงการจรวดของเยอรมนีที่เมืองเพเนอมึนเดอ (Peenemünde) ติดกับทะเลบอลติก เขาช่วยออกแบบและสร้างจรวด V-2 ในช่วงสงครามโลกครั้งที่สอง เขาได้เข้าสังกัดหน่วยเอ็สเอ็สในปีค.ศ. 1940 และได้รับยศอุนเทอร์ชตวร์มฟือเรอร์ (เทียบเท่าร้อยตรี) ในหน่วยอัลเกอไมเนอ เอ็สเอ็ส[3]:47[4] เขาให้การกับทางการสหรัฐภายหลังสงครามว่า ที่เขามียศในเอ็สเอ็สก็เพราะเป็นคำสั่งของฮิมเลอร์ ตัวเขานั้นวุ่นวายกับการออกแบบจรวดเกินกว่าจะไปยุ่งเกี่ยวเรื่องการเมืองใด ๆ เขาอธิบายว่าการที่ยศเอ็สเอ็สเขาสูงขึ้นนั้นเพราะเป็นการเลื่อนขั้นตามระเบียบปกติ[5]

เมื่อสงครามสิ้นสุดลง เขาและนักวิทยาศาสตร์และวิศวกรเยอรมันราว 1,600 คนถูกพาตัวไปยังสหรัฐอย่างลับ ๆ ซึ่งเรียกแผนการนี้ว่าปฏิบัติการคลิปหนีบกระดาษ เขาทำงานในโครงการพัฒนาขีปนาวุธทิ้งตัวพิสัยปานกลางให้กับกองทัพบกสหรัฐ และยังช่วยพัฒนาจรวดเพื่อใช้ส่งดาวเทียมเอกซ์พลอเรอร์ 1 ซึ่งเป็นดาวเทียมดวงแรกของสหรัฐ กลุ่มของเขาถูกโอนย้ายไปทำงานให้กับองค์การนาซา เขาได้รับตำแหน่งเป็นผู้อำนวยการของศูนย์การบินอวกาศมาร์แชลซึ่งจัดตั้งขึ้นใหม่ และยังเป็นสถาปนิกใหญ่ของจรวดแซเทิร์นที่ห้า (Saturn V) ซึ่งนำส่งยานอะพอลโลไปยังดวงจันทร์

ใน ค.ศ. 1975 เบราน์เหรียญแห่งชาติสาขาวิทยาศาสตร์ เขายังเป็นผู้ให้การสนับสนุนภารกิจทางอวกาศสู่ดวงจันทร์