Королев умер 14 января 1966 года в Москве во время операции по поводу саркомы прямой кишки (оперировал академик Б. В. Петровский). Смерть наступила от острой ишемии сердца вследствие массивного кровотечения из опухоли.
По мнению Калнберза, который дружил с супругой Королева — врачом-травматологом Ксенией Вицентини, врачи не провели достаточного обследования ученого.
"Операция не должна была закончиться таким исходом. Но по ходу операции стал меняться план — из-за недостаточности предоперационного обследования потребовалось перейти на интубационный наркоз. А шея у Королева короткая, причем, он травму в заключении получил, ее подвижность была скована, а при таком виде наркоза это имеет значение. Я не хочу вдаваться в подробности, но получились такие накладки, которые привели к тому, что великий ученый ушел из жизни. Это была врачебная ошибка…", — сказал Калнберз.
По его словам, сыграл свою роль и тот факт, что врачи недооценили патологию, которая была у Королева.
"Он шел на операцию минуя поликлинику, семейного врача — низшую ступень обследования. Он сразу пошел к академику, который считал, что патология несерьезная. А во время операции появилось подозрение на опухоль, а раз так, то нужно было проводить другую операцию… Недооценили ситуацию. Здесь виновато не отсутствие медицинской техники или инструментов. Всему причиной стал человеческий фактор", — сказал Калнберз.