火箭引擎的運作與掛載於商用飛機機翼或尾部附近的引擎有相同的基本原理。火箭引擎與商用飛機引擎藉由排出反應物質來產生推力，並且在牛頓第三運動定律下推動載具。然而不同於吸氣式引擎讓外部空氣進入來氧化（燃燒）燃料，火箭引擎為了持續燃燒並不需要外部的空氣，除了燃料還必需使用氧化劑來維持連續地燃燒來讓火箭飛行。用於火箭發動機中兩種最常見的推進劑被簡單地分為“液體”或“固體”燃料。
長達幾十年的冷戰，美國、蘇聯及其他國家開發出新型或改進現有燃料物質和混合物允許火箭有更大推力、更輕的重量、儲存時更高安全性與更高可靠性。
液體燃料
在液體燃料火箭裡，燃料和氧化劑通常是一個加壓和超冷卻的液體且在各自分開的絕緣槽裡面。燃料和氧化劑經由管道、閥門和泵進入燃燒室在精確地比率控制下混合燃燒。儘管液體燃料火箭引擎產生高的推重比(一種火箭性能的重要指標 )， 液體推進劑很難安全地運輸。當公路機動型液體燃料彈道飛彈(運輸豎立發射車；運輸車輛、飛彈豎立與發射台一體) 要進行發射時 ；為了防止爆炸燃料不能預先填加在飛彈裡，燃料需要裝載在伴隨卡車上，等到要發射才能注入到飛彈裡。因此這增加了所需的準備和發射液體燃料飛彈的時間。初級的液體燃料火箭例如伊朗的流星3，發射前可能需要一個小時或更長時間來準備。
由於處理和儲存低溫氧化劑(較早期的液體推進劑為了保持液態 ) 有相當的難度和高成本 ，在標準溫度和壓力下可以液態儲存的自燃性燃料被開發。由於這些特性，自燃性燃料又被稱為"可儲存液體推進劑"。自燃性燃料在不需要外部點火系統時 就可一起反應燃燒的附加好處，這允許火箭可以透過控制推進劑至燃燒室的流量，簡單地被點火、停止和再度點火。能讓引擎產生的推力節流，在火箭飛行運作時提供了更大的控制性。它還允許在推進劑外漏或其他緊急狀況時緊急停機。雖然可靠，但這些先進的液體推進劑是有劇毒的而且非常不穩定。然而液體燃料火箭是高度效率性的，並繼續在無經驗的飛彈計畫甚至是先進太空計畫中使用。
固體燃料
在固體燃料火箭，燃料和氧化劑被混合在一起作為單個合成聚合物，稱為推進劑柱。推進劑柱被鑄模來得到想要的燃燒長度與推力。感謝美國科學家促使固態燃料技術進步，美國採用固體推進劑發動機的彈道飛彈為核子武器的運載系統。義勇兵III (飛彈發射井洲際彈道飛彈)和 D5三叉戟II潛射彈道飛彈(SLBM)都需要更少的組件，並且在長時間裡比液體燃料彈道飛彈享有更高的安全性和穩定性。由於使用液體燃料火箭提供了可控制性的優勢，後期的彈道飛彈為了導引多枚重返載具飛向各自目標 依然使用小型液體火箭發動機。相比之下蘇聯部署的第一種固體燃料彈道飛彈落後美國十多年。蘇聯甚至維持液體燃料潛射彈道飛彈在他們的彈道飛彈核子動力潛艦上而導致嚴重的災難。即使在今天俄羅斯繼續部署液體燃料的SS-19洲際飛彈，雖然它慢慢地被一個較新型可更迅速發射的固體燃料飛彈取代。不像液體燃料火箭，固體推進劑只要被點火其燃燒反應就不能減緩或停止(燃燒速率由推進劑的成分決定)。雖然這使固體燃料火箭不適於突發過程，但使用高飛軌道或低飛軌道( lofted or depressed trajectories)可允許固體燃料火箭比典型的最小能量軌道( minimum energy trajectories)達到更多的戰術角度。雖然最小能量軌道就使用燃料來抵達目標而言是最有效率的，但高飛軌道或低飛軌道對於彈道飛彈而言是更優先的，因為可使飛彈防禦追蹤變得複雜。
(lofted trajectories/ロフト軌道：高角度起飛 飛行在更高軌道利用重力加速度在重返時增加速度；minimum energy trajectories/最小エネルギー軌道 ：用最少燃料飛行的軌道；depressed trajectories/ディプレスト軌道：透過抑制高度在較低海拔飛行來延後敵人發現)。
除了這優點一旦開發推進劑的過程被完成，生產固體火箭燃料是相當便宜的。此外固體推進劑飛彈可以儲存和運輸，當注入燃料後可非常迅速地發射，讓飛彈在發射準備期間不容易受到攻擊。因此固體燃料火箭的成功開發對彈道飛彈設計是一個顯著的成就。國際戰略機構認為伊朗轉變為固體燃料彈道飛彈是一個具有深遠戰略意義的轉捩點，因為這一技術進步將大大地幫助伊朗開發和部署真正的長程飛彈。使用固體燃料火箭，核子武器可以預備發射多年而不必進行明顯的維護。在冷戰期間擔憂核子武器庫生存性和用於警告的核子飛彈發射瞄準都需要開發和部署先進的固體燃料飛彈。受不穩定性威脅和其軍事設施可能被潛在突擊，無法保持現狀的強權促使固體推進劑被持續的開發。
下圖是俄羅斯最新型運輸豎立發射車，發展彈道飛彈的共產國家包括前蘇聯(俄羅斯)、支那與北韓都開發出機動型彈道飛彈。
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