运载火箭通常依靠“级”或“节”来储存燃料，保持平稳的速率前进，穿越大气层。

许多运载火箭有两到四级。之所以如此设计，是因为运载火箭很大一部分重量来自燃料。当燃料用完，储存燃料的空容器就没用了，它的重量会减缓火箭的升空速度。在多级火箭中，燃料用尽的空容器会分离掉落。之后，下一级火箭会利用自身储存的燃料将运载火箭推送到更远处。这样，运载火箭就只需带着最需要的东西前进了!

第一级火箭会在到达大约61千米的高度脱落，第二级火箭可能在到达160千米处脱落，而第三级火箭或第四级火箭能够帮助运载火箭进入预定位置，让宇航员到达预定轨道。

此外，运载火箭的头部是尖的，这种形状能够减少飞行阻力，使运载火箭迅速起飞，穿越大气层。

执行“阿波罗”11号任务的“土星”5号运载火箭经过2分41秒到达68千米高空，速度达2756米/秒，耗费燃料2100吨，占火箭总重量的3/4。此时，火箭完成一、二级分离，二级火箭点火。

第二级推进器的工作时间大约为6分钟，运载火箭的高度上升到175千米，速度达到6995米/秒，接近绕轨速度(第一宇宙速度)。此时，二、三级火箭分离，第三级火箭点火。

在火箭发射后2小时44分，第三级推进器工作约6分钟，飞船加速到接近地球的逃逸速度，向月球转移轨道射入。

再经过40分钟，指令舱和服务舱与第三级推进器分离，与登月舱对接。