El medio esencial de propulsión que tienen las naves espaciales, singularmente en su etapa de despegue, es el empleo del sistema de cohetes alimentado por propergoles especiales; asimismo son utilizados para su evolución orbital o bien para la navegación profunda.

Una vez en órbita las naves pueden aprovechar el impulso inercial-a la forma de un proyectil lanzado por una honda- que les da el propio movimiento en torno a la Tierra para impulsarse en dirección al espacio profundo, sea hacia la Luna, los otros planetas o bien fuera del Sistema Solar.

En su forma básica los cohetes destinados a la astronáutica responden al siguiente diseño: una forma aproximadamente cilíndrica que tiene en su interior, por regla general, 2 contenedores en que se hallan los propergoles a reaccionar: el de combustible(p.ej: hidrógeno líquido) y el de comburente(p.ej: oxígeno líquido).

Los dos se ponen en contacto en el instante del encendido en una cámara de ignición inferior; los gases provocados en la combustión son eyectados al exterior través de una tobera.

Gracias al comienzo de acción y reacción la eyección del gas en un sentido provoca el movimiento de la nave en el sentido opuesto.

La velocidad de la nave, si solo se toma en cuenta la fuerza de empuje proporcionada por los cohetes, va a depender de la velocidad de eyección de los gases, y ésta aumentará en tanto que se calienten y reduzcan su densidad.

Los comburentes más utilizados son la hidrazina, el keroseno, el hidrógeno líquido, el amoníaco líquido.

Los oxidantes más utilizados son el oxígeno líquido, el peróxido de ázoe, el peróxido de hidrógeno.

Las técnicas de lanzamiento suponen, dada la prácticamente imposibilidad de conseguir el empuje desde un único sistema de cohetes, la aplicación de un sistema compuesto, o sea, un vehículo en múltiples etapas o bien secciones dotadas de carburante propio, que se marchan desprendiendo en tanto que lo van agotando.

Este diseño llegó al extremo con los enormes y poderosos cohetes Saturno V(de 3 fases) capaces de elevar ciento treinta toneladas a una órbita baja y lanzar cuarenta y cinco toneladas hacia la Luna; un nuevo avance lo formó el sistema compuesto de los trasbordadores espaciales, estructurado basándonos en 2 cohetes laterales y un enorme contenedor central que nutre el motor de las lanzaderas.

El género de propulsante que emplean las astronaves hoy en día, tanto para despegar para navegar en el espacio, es el constituido por los comburentes químicos, así sean en estado líquido o bien sólido, si bien tienen el inconveniente que sirven solo para cortos períodos de aceleración, puesto que se agotan de forma rápida una vez producida la ignición.

Un futuro prometedor tiene la aplicación de propulsión iónica, la que deja largos períodos de aceleración en viajes de mayor distancia, con un costo parcialmente bajo y con la posibilidad teorética de lograr altas velocidades.

Otros sistemas de propulsión propuestos se hallan en etapa de investigación teorética:

Está la propulsión luminosa (la aceleración se conseguiría a través de la proyección de rayos lumínicos),

La propulsión a través de candelas solares(la aceleración se conseguiría a través de la captación del viento solar)

La propulsión nuclear(la aceleración se conseguiría a través de una serie de explotes nucleares controladas). Esta última ha sido prohibida por tratados internacionales, poniendo fin a viejos proyectos, como el Orión, consistente en una nave interestelar capaz de lograr, en teoría, velocidades prácticamente luminosas.

Todos estos proyectos tienen como complejidad práctica el que las aceleraciones logradas son muy progresivas, lo que implica complejidad en su aplicación en los espacios próximos a la Tierra, estando más bien diseñados para vuelos en el espacio profundo.

Mientras que no se descubra algún principio de propulsión plenamente nuevo a la ciencia y tecnología actuales, proseguirá siendo la propulsión usual a través de cohetes (ignición de comburentes químicos), el primordial medio de conseguir una aceleración veloz de las naves espaciales.