Имеющимися в деле материалами следствия и документальными данными Королев изобличается в том, что:
В 1936 году вел разработку пороховой крылатой торпеды; зная заранее, что основные части этой торпеды — приборы с фотоэлементами — для управления торпеды и наведения ее на цель, не могут быть изготовлены центральной лабораторией проводной связи, Королев с целью загрузить институт ненужной работой усиленно вел разработку ракетной части этой торпеды в 2–х вариантах.
В результате этого испытания четырех построенных Королевым торпед показали их полную непригодность, чем нанесен был ущерб государству в сумме 120 000 рублей и затянута разработка других, более актуальных тем (л.д. 250–251).
В 1937 году при разработке бокового отсека торпеды (крылатой) сделал вредительский расчет, в результате чего исследовательские работы по созданию торпеды были сорваны (л.д. 23–24, 256).
Искусственно задерживал сроки изготовления и испытания оборонных объектов (объект 212) (л.д. 21, 54, 255).
На основании изложенного
обвиняется
Королев Сергей Павлович, 1906 года рождения, урож. гор. Житомира, русский, гр–н СССР, беспартийный, до ареста — инженер НИИ–3 НКБ СССР,
в том, что:
являлся с 1935 года участником троцкистской вредительской организации, по заданию которой проводил преступную работу в НИИ–3 по срыву отработки и сдачи на вооружение РККА новых образцов вооружения, т.е. в преступлениях ст.ст. 58–7, 58–11 УК РСФСР.
Виновным себя признал, но впоследствии от своих показаний отказался.
Изобличается показаниями: Клейменова, Лангемака, Глушко; показаниями свидетелей; Смирнова, Рохмачева, Косятова, Шитова, Ефремова, Букина, Душкина и актами экспертных комиссий.

25 сентября 1938 года Королёв был включён в список лиц, подлежащих суду Военной коллегии Верховного суда СССР. В списке он шёл по первой (расстрельной) категории. Список был завизирован Сталиным, Молотовым, Ворошиловым и Кагановичем.

Королёв был осуждён Военной Коллегией Верховного Суда СССР 27 сентября 1938 года, обвинение: ст. 58-7, 11. Приговор: 10 лет ИТЛ, 5 лет поражения в правах. 10.06.1940 года срок сокращён до 8 лет ИТЛ (Севжелдорлаг), освобождён в 1944 году. Полностью реабилитирован 18 апреля 1957 года.