La tecnología necesaria para la exploración espacial estuvo disponible con la construcción de los primeros cohetes. Permiten poner en órbita satélites artificiales para estudio tanto de la Tierra como del espacio exterior. También permiten el envío de astronautas al espacio exterior.
Desde que los antiguos chinos inventaron la pólvora, se hacen experimentos con cohetes, pero fueron Pedro Paulet (Perú), Robert Hutchings Goddard (EE. UU.), Konstantin Tsiolkovsky (Rusia) y Hermann Oberth (Alemania) los pioneros en la concepción de cohetes. Estos científicos hicieron que la ciencia astronáutica diese sus primeros pasos. Pedro Paulet diseñó y construyó el primer motor cohete en 1897. El motor pesaba 2.5 kilogramos, tenía un empuje de 90 kg, experimentaba 300 explosiones por minuto y estaba impulsado por combustible de propelente líquido; un componente formado por peróxido de nitrógeno y gasolina. En 1902 Konstantin Tsiolkovsky diseñó una nave a retropropulsión para viajes interplanetarios guiándose en los diseños y el prototipo denominado «Autobólido» que en 1895 había diseñado Pedro Paulet Mostajo.
Así mismo en 1912, el profesor estadounidense Robert Goddard y el científico alemán Hermann Julius Oberth (en 1923) perfeccionaron sus motores experimentales basándose en la concepción inicial de Paulet. Goddard fue más lejos y construyó diversos cohetes pequeños. Se especializó en concebir y construir cohetes impulsados por combustible líquido. Varios de sus proyectos presentaban conceptos que hasta hoy son usados en los modernos cohetes, como por ejemplo la estabilización del vuelo con el uso de giroscopios.
De forma independiente, en la Alemania nazi, los ingenieros alemanes desarrollaban un proyecto que resultaría en el misil V‑2 Las V‑2 estaban impulsadas por alcohol (una mezcla del 75 % de alcohol etílico y un 25 % de agua) y oxígeno líquido. Los motores generaban un máximo de 72 574 kgf de empuje, desarrollando una velocidad de 1341 m/s, con un radio de alcance de 321 a 362 km. Fueron usadas para bombardear París y Londres en 1944. El proyecto de los modernos cohetes le debe mucho a estos precursores.
El principio de funcionamiento del motor del cohete se basa en la tercera ley de Newton, la ley de la acción y reacción, que dice que «a toda acción le corresponde una reacción, con la misma intensidad, misma dirección y sentido contrarios». Así, el cohete se desplazará hacia arriba como reacción a la presión ejercida hacia abajo por los gases en combustión en la cámara de combustión del motor. Por eso este tipo de motor se llama de propulsión a reacción.