Но под конец слета произошло непредвиденное: Сергей Павлович заболел брюшным тифом. Из Коктебеля его срочно отвезли в больницу в Феодосию. Врачи диагностировали осложнение – воспаление среднего уха. Требовалась операция, и Мария Николаевна повезла больного сына в Москву. С поезда Королёва выносили на руках – он настолько ослаб от болезни, что не мог ходить. В 1-й Градской больнице ему сделали трепанацию черепа. Позже хирург, профессор Свиржевский, признался Марии Николаевне, что это была одна из самых трудных его операций. Сергей Павлович мужественно пролежал три часа на операционном столе, хотя местная анестезия, казалось, совсем не облегчала его страдания. После операции, которая прошла успешно, Мария Николаевна каждый день приходила в больницу навещать сына. Также к нему приходили его друзья из училища, и они, как всегда, говорили о планерах и самолетах. Состояние Сергея начало улучшаться. В марте 1931 года он поехал долечиваться в Кисловодск, а когда вернулся домой, то продолжил усердно работать над новыми проектами.
Высшее образование было получено, задуманные конструкции спроектированы и построены, но в этот период в жизни Сергея Павловича Королёва происходили и другие значимые события. Одно из них – женитьба на Ксении Максимилиановне Винцентини.
Сергей и Ксения были знакомы со времен обучения в стройпрофшколе № 1 в Одессе. Уже тогда ученик Королёв был впечатлен красотой Ксении – самой интересной девушки в классе. За ней ухаживало много юношей, так что Сергей очень ее ко всем ревновал. Однажды Сергея и Ксению, учеников архитектурно-строительного отделения школы, отправили на ремонт крыши медицинского института. Ксения, которая хотела учиться на медика, шутила, что знакомство с медицинским институтом началось у нее с крыши. Там, во время кладки черепицы, Сергей и Ксения впервые поцеловались.
После окончания стройпрофшколы молодым людям нужно было определиться с будущим. Ксения поступила в Одесский химико-фармацевтический институт – это была ее единственная возможность получить высшее образование. Перед отъездом в Киев Сергей сделал Ксении предложение руки и сердца, но она отвечала, что выходить замуж пока не намерена: они еще даже не начали студенческую жизнь, не встали на ноги. Королёв настаивал, но девушка считала, что время еще не пришло. Огорченный, он уехал в Киев не попрощавшись.
В 1925 году Ксения переехала в Харьков со своим отцом, которого назначили начальником службы пути Донецкой железной дороги. К счастью для Ксении, в Харькове не было химико-фармацевтического факультета – она всегда хотела учиться на медицинском. Девушка могла перейти в любой другой институт, и с потерей года она поступила на первый курс лечебного факультета Харьковского медицинского института. Сергей Павлович продолжал свое обучение в Киевском Политехническом институте, а вскоре приехал в Москву. Молодые люди регулярно переписывались, а в 1927 году вместе провели каникулы в столице. Сергей с удовольствием водил Ксению по Аэрохиммузею (сейчас это Центральный Дом авиации и космонавтики им. М. В. Фрунзе) и с увлечением рассказывал о своих делах и планах: о Московской планерной школе, о том, что сам летает, хочет построить свой планер и самолет. Говорил он это с таким энтузиазмом, что у девушки не возникало сомнений: все сбудется.
Диплом об окончании лечебно-профилактического факультета Харьковского медицинского института выдавали только после трех лет практики. При распределении Ксения выбрала Донбасс, где срок обязательной отработки был меньше (два года). Там, в городе Алчевске, ее ждали испытания. Больница, где работала Ксения, выделила ей для ночлега топчан, обтянутый дерматином. Молодому врачу пришлось соприкоснуться с эпидемией брюшного тифа и дизентерии, дефицитом воды, отсутствием канализации. Трудная жизнь не сломила Ксению. Претерпевая лишения, она всегда старалась помогать другим людям. Однажды побывала в шахтах, и ее поразили тяжелый труд шахтеров и плохие условия их жизни. По инициативе молодого врача было организовано несколько подземных медицинских пунктов, которые давали возможность контролировать условия работы в шахтах, оказывать первую медицинскую помощь.
