1912年3月23日，布劳恩出生在德国维尔锡茨。他的父亲是一位银行家，曾出任德国农业部长。
　　布劳恩的一生与火箭技术的发展捆绑在一起。他13岁时曾将6只特大焰火绑在滑板车上，将滑板发射出去，自己则被警察扭送回家；18岁时，他成为了德国宇航学会最年轻的成员；22岁时，以一篇《推力为140千克和300千克火箭发动机的理论和实验报告》获柏林大学物理学博士学位，该论文被柏林大学评为“特优”；25岁进入闻名于世的佩内明德火箭研究试验中心，担任主管火箭研究的技术部主任。佩内明德火箭研究试验中心是当时世界上规模最大、技术设施最先进的火箭研究试验中心，布劳恩的火箭研究工作在这里取得了长足发展。
　　1942年10月3日，在布劳恩主持研制的“A”系列火箭基础上改进而成的V－2火箭试射成功。V－2是单级液体推进剂火箭，它采用较先进的程序和陀螺双重控制，射高96千米，射程320千米，载荷1吨。V－2是第一个现代意义上的、可操控的火箭，发射成功当天，负责火箭研究的多恩贝格将军兴奋地对布劳恩说：“你知道我们今天完成的工作有什么意义吗？今天，宇宙飞船诞生了。”后来V－2虽被纳粹德国用于战争目的，但就火箭技术来说，它的确是航天史上具有里程碑意义的重大突破，标志着人类航天时代已曙光在现。V－2奠定了现代大型运载火箭的基础，战后美、苏两国的火箭技术都是在V－2的基础上发展起来的。
　　但布劳恩的火箭研究成果，并没有被用于他向往的太空旅行，而是被首先用在了战争上。从1942年底V－2火箭定型投产到1944年德国战败，纳粹德国共制造了6000枚V－2火箭，其中有4300枚被用于袭击英国和荷兰，曾造成大量人员伤亡和财产损失。
　　1945年，德国的战败已成定局，布劳恩带领火箭研究小组的120多位专家和1000吨重的火箭研究资料、设备、物资，投降了美国。战后，布劳恩开始了在美国的火箭研究生涯，1955年成为美国公民。曾担任美国陆军导弹局发展处处长，先后研制成“红石”、“丘比特”、“潘兴”式导弹。
　　1958年1月31日，布劳恩用他主持设计的“丘比特C”型运载火箭将美国第一颗人造地球卫星“探险者”1号送入轨道。
　　20世纪60年代，美国开始与苏联展开登月竞赛。布劳恩被任命为美国总统空间科学顾问，分管“阿波罗”登月工程，直接主持“土星”5号运载火箭的研制。
　　“土星”5号是布劳恩的杰作，是世界上功率和推力最大的火箭，也是整个“阿波罗”登月计划的关键。这枚三级液体火箭全长85米（与飞船组装在一起长110.6米），直径10米，起飞质量2930吨，运载能力127吨，能将50吨重的飞船推上月球轨道，总功率约2亿马力，相当于200万辆轿车功率的总和。它由560万个零件组成，有8000家公司参与了研制。从1969年7月到1972年12月，“土星”5号先后完成了6次载人登月飞行。
　　1970年，布劳恩被任命为美国航空航天局副局长，兼任马歇尔航天中心主任。在任期内，布劳恩完成了航天飞机的初步设计。
　　1977年6月16日，布劳恩因患肠癌在弗吉尼亚去世，终年65岁。