Un cohete no es propulsado hacia delante por los gases explosivos expulsados por el motor al presionar contra el aire ambiente. Para empezar, no hay aire en el espacio.

Hace tres siglos el científico británico Isaac Newton explicó el proceso de esta manera: "Cada acción comporta una reacción igual y opuesta". Cuando un jugador de hockey sobre hielo golpea el disco hacia delante, se mueve a su vez hacia atrás a causa no del golpe contra el aire sino del impulso que él mismo crea. El funcionamiento de los motores de los cohetes se basa en este principio de acción y reacción.

Un motor de cohete en funcionamiento, sufre una "explosión controlada": quema combustible con un oxidante (normalmente oxígeno) en una cámara de combustión. Así se producen gases calientes a presiones enormes. Los gases aceleran más allá de la cámara. Los ingenieros descubrieron que haciendo una pequeña salida o garganta los gases aceleran aún más y producen un impulso suplementario. Luego incorporaron una tobera cónica a la garganta. Esto retringe y acelera aún más los gases, a la vez que ayuda al sistema direccional del cohete.

En esta fase del cohete el depósito de oxígeno líquido está dentro del depósito de hidrógeno líquido. El diseño ahorra espacio y peso. A pesar de que el depósito de oxígeno es menor, su contenido es mayor que el del hidrógeno. Una tercera fase del Saturno V especialmente adaptada se convirtió en el laboratorio espacial Skylab, puesto en órbita en 1973.

La tercera fase del Saturno V se dotó de un motor Rocketdyne j-2. Éste quedó protegido por una "falda" hasta unos 8 minutos después del despegue, cuando la segunda fase se separó y cayó. Entonces el J-2 se encendió durante unos tres minutos para llevar el vehículo a la "órbita de estacionamiento" alrededor de la Tierra. Varias órbitas más tarde, reinició la combustión otros seis minutos para liberarlo de la gravedad terrestre y llevar a buen puerto la misión.

El cohete de combustible sólido no quema pólvora como los fuegos artificiales, sino una mezcla especial.

Una vez iniciada la combustión ya no se puede detener.

Normalmente se utiliza como motor auxiliar sujeto al motor principal.

En la actualidad este tipo de cohetes es utilizado en la mayoría de los lanzadores espaciales, por ejemplo: transbordadores de la NASA, cohetes ARIANE (ESA), etc.

El principio en el que se basa el motor de un cohete es simple, pero hay problemas prácticos. En el motor principal de la lanzadera espacial, el oxígeno y el hidrógeno combustible son previamente presurizados, mezclados y precombustionados para formar gases calientes. Estos gases se introducen luego, según una mezcla exacta, en la cámara de combustión. El combustible extrafrío circula por un intercambiador de calor para calentarse antes de la precombustión y enfriar a la vez la cámara y la tobera.