Les moteurs à réaction respirent de l'air. Les moteurs-fusées, eux, n'en respirent pas. Ils embarquent leur propre comburant en plus du carburant, ce qui leur permet de brûler dans le vide et de produire une poussée n'importe où dans le système solaire.

La poussée résulte de l'expulsion de masse à grande vitesse. Plus l'éjection est rapide et plus la masse expulsée par seconde est importante, plus la poussée est grande. L'impulsion spécifique mesure l'efficacité avec laquelle un moteur convertit le propergol en variation de vitesse.

Cycles moteurs courants

• Générateur à gaz, simple et fiable
• Combustion étagée, rendement supérieur
• Cycle d'expansion, utilisé sur certains étages supérieurs
• Propulsion électrique, faible poussée mais très efficace

Le refroidissement représente un défi constant. Les températures de combustion dépassant le point de fusion de la plupart des métaux, les moteurs utilisent un refroidissement régénératif, un refroidissement par film ou des chemises ablatives pour assurer leur fonctionnement. La durée de fonctionnement d'un moteur varie de quelques secondes à plusieurs minutes, selon la mission.