火箭是一种较为理想的推进工具。它的发动机与航空发动机不同，它自带燃料和氧化剂，不仅能在真空中独立工作（即不依赖空气），而且还有巨大的推进能力。
在火箭推进方面最重要的理论工作和实践工作，是德国完成的。德国物理学家奥伯特于1923年出版了一本有影响的书《宇航之路》。若干年后，汽车实业家冯·奥佩尔在柏林附近试制成功了一辆火箭推进的汽车。另外一个叫瓦利亚的火箭先驱者，于1929年制造出了一种用乙醇和液态氧作燃料的汽车，在冻冰的巴利亚湖上试车时，时速达235英里。
与此同时，美国的物理学教授戈达德正在作大量的、系统的火箭研究工作。他根据早期的一些实验写了一本小册子，名为《到达极大高度的方法》，于1919年出版。数年之后，他作了一系列的火发射试验，利用液态推进剂，火箭达到了7500英尺的高度，速度每小时达到700英里以上。
苏联人在空间探索方面取得了两项第一。1957年10月，一枚苏联火箭携带着一颗较小的人造地球卫星飞升560英里后，开始以每小时17000英里的速度绕地球飞行，这就意味着有足够大的离心力以抵消地球的引力。后来苏联和美国的无人驾驶宇宙飞船曾多次进入外层空间，到达月球和太阳系中的其他星球。
苏联人取得的另一项第一是在1961年4月，他们用火箭发射了一个四吨半重的宇宙飞船。这艘飞船载着加加林进入轨道，以每小时18000英里的速度，绕地球进行了89分钟的载人宇宙飞行。在第一次载人宇宙飞行之后，季托夫进行了第二次载人宇宙飞行，绕地球飞行了17圈。后来美国的格伦进行了第三次载人宇宙飞行。
1969年7月20日，美国首次进行了登月飞行，这是人类征服宇宙的伟大壮举。这枚三级、44吨重的阿波罗11号火箭燃烧液体燃料，用陀螺仪导航，电子计算机控制。有56个独立的工作系统，载着阿姆斯特朗、奥尔德林和科林斯三个宇航员，飞行了三天之后进入绕月球飞行的轨道。科林斯继续绕月飞行，其他两名飞行员则乘登月舱下到了月球表面。这种登月方法，是美国航天局的高级技术员霍博尔特想出来的。当这只登月舱再次从月球上升起并与指挥舱对接时，情况颇有点紧张。但是从起飞到195小时后在太平洋溅落，一切都很顺利。从技术上说，到月球旅行的成功是人类最辉煌的成就，虽然它并没有揭示多少科学家们所不知道的关于月球的情况。
在阿波罗登月计划后期，许多人认为继续登月是一种浪费，美国决定把所余“土星-V”的第三级改制成空间站，取名“天空实验室”，用火箭把它送入地球轨道，再用阿波罗飞船作交通工具。
1973年5月14日，“天空实验室-1”发射成功，它总长36米，最大直径6.5米，总重82吨，先后接待过三批宇航员，进行了270多项科研试验。
空间站既是多学科综合实验室，又是载人的多用途人造卫星，在拥有有效的空间运输系统以后，轨道空间站将是今后空间科学技术的重要发展方向。
