Jelenleg rakéta az egyetlen olyan eszköz, amivel tudományos laboratóriumokat, szállítóeszközöket tudunk az űrbe  juttatni. A rakéta reaktív elven működik. Ezt az elvet Isaac Newton fogalmazta meg a mozgó testek kinetikájára vonatkozó III. axiómájában, eszerint két test egymásra hatásakor az erők mindig páronként lépnek fel, a hatóerővel ellentétesen egy azonos nagyságú ún. reakcióerő lép fel. A jelenséget már Newton előtt is tapasztalták, például fegyvereknél  érezhető a „visszarúgás”. Az elv a következő: ha egy zárt tartályban nagy nyomású gáz van, amit egy nyíláson keresztül hagyunk kiáramlani, akkor a kiáramlás irányával ellentétes irányú ellenerő fogja mozgatni a tartályt. Természetesen ez az erő csekély, legalábbis ahhoz, hogy űrhajókat  vagy műholdakat  állítsunk vele pályára. A mozgató erőt az impulzus  megváltozása adja, (természetesen a kiáramló gáz mozgásmennyiségére gondolunk) F = dI / dt  (a képletet szintén Newton adta meg). Ezt az egyenletet integrálva a változó tömegű rakéta végsebességére (a rakéta tömege a gázkiáramlás miatt csökken) a

V(t)= c \times ln(m_0 / m(t)),

ún. Ciolkovszkij-egyenletet kapjuk.

Ahol

    * c: a gáz kiáramlási sebessége,
    * m0/m(t) a rakéta tömegaránya (kezdeti tömeg / végső tömeg),
    * V(t) pedig a végsebessége.

Ebben az esetben eltekintettünk a gravitációs hatástól, melyet beszámítva az egyenlet a

V(t)= c \times ln(m_0 / (m_0 - mt)) - gt

alakra hozható, ahol m a kiáramló gáz tömege. Tehát a rakéta sebessége függ a kiáramló gáz sebességétől. A cél tehát nagyobb kiáramlási sebesség elérése; láthattuk, hogy a hideg, nagy nyomású gáz energiája kevés. Az anyagok elégetése során gyorsan keletkező gázok hőmérséklete, illetve zárt térben, a nyomása elég nagy lehet, tehát belsőenergiájuk is nagy, ezt kell mozgási energiává alakítani.

Ezt a feladatot (ti. a munkaközeg gyorsítását) az ún. rakétahajtóművek végzik. A rakétahajtómű egy különleges sugárhajtómű, mely környezetétől függetlenül működik, hiszen a működéshez szükséges hajtóanyag-ot és az égéshez szükséges oxidáló anyagot is maga a rakéta szállítja. Ezért működhet a rakéta hatékonyan a vákuumban vagy akár víz alatt is. Aszerint, hogy a munkaközegként szolgáló gázt milyen módon gyorsítják fel megkülönböztetünk kémiai-, nukleáris- és elektromos hajtóműveket. Jelenleg kémiai rakétahajtóműveket használnak, az elektromos rakéták nem elterjedtek, az atom rakéták még csak kísérleti stádiumban vannak. A kémiai hajtóművek hagyományos tüzelőanyagok elégetéséből nyerik a magas hőmérsékletű gázokat, melyeket a fúvókán kivezetve gyorsítanak. A kémiai hajtóműveket a felhasznált tüzelőanyag halmazállapota szerint szilárd, folyékony vagy hibrid hajtóanyagúaknak nevezzük.

A mai hajtóanyagokkal illetve hajtóművekkel Kb. 3000 – 5000 m/sec kiáramlási sebességet lehet elérni, és ez az első kozmikus sebességhez kevés. A másik fontos tényező, a tömegarány ugyanis a gyakorlatban nem nagyobb 10-nél, melynek természetes alapú logaritmusa 2,3. Ebből következik, hogy egyetlenegy rakétafokozattal nem tudunk jelenleg pályára állítani hasznos terhet (bár az USA-ban folytak kísérletek egyfokozatú rakétajárművel az ún. DC-X- el, több-kevesebb sikerrel). A legjobb megoldás erre a lépcsőzés elve, azaz több rakétafokozat kombinálása. Ha az első rakétafokozat kiég, akkor leválik a komplexumról és a második fokozat a gyújtás után tovább gyorsítja az amúgy is könnyebbé vált rakétát. Néhány rakéta első fokozatára külön gyorsító rakétákat helyeztek el. Általában 3- 4 fokozatot alkalmaznak, de születtek valóságos rakétaóriások is, mint például az amerikai Saturn V.