就目前而言，人造卫星、宇宙飞船和航天飞机上使用的是液体火箭发动机或固体火箭发动机。这种发动机在大气层内使用，有明显的不足之处。它没有利用空气中的大量氧气而是自带氧化剂。科学家一直在探讨，可不可以采用多种组合的发动机。设想中，组合发动机是将涡轮喷气发动机、冲压发动机和火箭发动机组合成一个整体，组合的方式有多种多样。
组合发动机在大气层内作低超音速飞行时，涡轮发动机工作；作高超音速飞行时，冲压发动机工作；在大气层外空间作超高速飞行时，火箭发动机工作。不过，这种发动机的技术要求是非常高的，要集各种高技术于一体，协调工作。
核动力也是很有希望的一种航天动力。用核燃料的裂变反应把大量的热能传给工作流体（一般用液氢），可以大大提高液体火箭发动机的推力。
核火箭发动机基本上是液体火箭发动机的发展，能源是核反应堆提供的。早在20世纪50年代末，就有人对这种发动机方案进行了研究、试验工作。主要困难是反应堆的放射性和热辐射对人和材料的影响很大，要采取特殊的保护，以目前的技术水平，还难以解决。一旦轻型的防护技术问题解决了，核火箭发动机必将在航天领域大放异彩。
电热火箭使用电弧加热的火箭发动机。这种火箭发动机在液体火箭的燃烧室内以两极间产生的电弧把电能转变为热能。发动机上装有发电机供应低电压、大电流的电源。燃料通过环形电弧后温度升高，产生炽热的燃气通过喷管膨胀、加速，然后以每秒5000~7600米的高速喷出。这种火箭发动机在宇宙飞行器上已经采用过，但只作为辅助动力。
日本研制的第一代卫星用的惰性气体氙离子发动机，就是高速喷射的电热火箭发动机。最近日本又成功地研制了第二代氙离子电热火箭发动机，减小了氙离子的损耗，今后将用于气象卫星、通信卫星和广播卫星上，其使用寿命将大大延长。