運載火箭，指能夠把人造衛星、載人飛船、空間站或空間探測器準確地送到科學家預定軌道的單級或多級火箭。
運載火箭多數為兩級以上的多級火箭，每一級都有推進劑箱、火箭發動機和飛行控製係統，末級有儀器艙和有效載荷，級與級之間有級間段連接。有效載荷裝在儀器艙上麵，外麵有整流罩，在火箭飛出大氣層後，整流罩即拋掉。
運載火箭憑借其巨大的、向上向前的推力，把飛船按照預定的速度和方向送入太空。當火箭飛到足夠高的時候，火箭和飛船就會自動分離，分離後的飛船按預定計劃進入運行軌道繼續飛行，而完成運輸任務的火箭卻像太空垃圾一樣，墜落地麵或在大氣中摩擦熔蝕而消失在茫茫太空中。
由於運載火箭的主要任務和作用就是"運"和"載"，因此也可把運載火箭理解為專門運輸航天器的運載工具。運載火箭是航天技術發展的重要基礎之一，航天飛行的曆史是從運載火箭技術開始的，沒有運載火箭就沒有航天飛行。由於運載火箭在飛船升天或其他航天器發射中擔負著"超級梯子"的作用，所以有人給它起了一個神話般的名字——"通天之梯"。
美國"土星"5運載火箭
"土星"係列火箭是由布勞恩領導、為實施"阿波羅"計劃專門研製的運載火箭係列，有"土星"1、"土星"1B、"土星"5等型號。其中，"土星"1為一種試驗型的兩級運載火箭，為了改進"土星"火箭及確定"阿波羅"飛船的總體方案，於1961年至1965年從卡納維拉爾角共發射10次，其中有5次把"阿波羅"飛船的主體模型發射入軌。"土星"1B是為在近地軌道載人和不載人的"阿波羅"飛船進行試驗而研製的，也是兩級運載火箭，是"土星"1的改進型，但在第二級配備了1台用液氧／液氫做推進劑的J-2發動機，在1966—1975年共發射10次，全部成功。
"土星"5是專為在近地和近月軌道運載"阿波羅"飛船以及將航天員送往月球而研製的。"阿波羅"飛船總重達46噸，高25米，最大直徑6.6米，要把這麼重的飛船以第二宇宙速度將其送入月球軌道，以往任何一種運載火箭都無法勝任。為此，專門研製了"土星"5三級運載火箭。
年11月9日，用"土星"5首次發射不載人的"阿波羅"4號成功後，於1968年12月21日進行首次載人飛行發射，將"阿波羅"8號成功地送入繞月球的軌道。1967—1973年間，從卡納維拉爾角共發射13次，全部成功，其中有10次是運載"阿波羅"載人飛船進入預定軌道。1969年7月16日，"土星"5號運載火箭將"阿波羅"11號飛船送入月球軌道。
蘇／俄"旋風"號係列運載火箭
"旋風"號是蘇聯由第二代洲際彈道導彈SS-9改型發展出來的運載火箭，它具有快速靈活的反應能力，主要用於發射軍用衛星和反衛星衛星等。它有二級和三級兩種型號，西方的代號分別為SL-11（F-1-r）和SL-14（F-1-m），其中r表示反推火箭級，m表示反衛星衛星和海洋偵察衛星所用的星載機動係統。
二級"旋風"號運載火箭長39米，芯級最大直徑3.9米，運載能力在近地軌道時為4噸，在拜科努爾發射場發射。從1967年9月17日首射到1994年11月共發射123次，其中失敗3次。
三級"旋風"號運載火箭是在二級"旋風"號運載火箭的基礎上增加了一個能夠再次起動的上麵級而成，火箭全長39.27米，芯級最大直徑3.9米，運載能力在近地軌道時為4噸，在普列謝茨克發射場發射。它最突出的特點是準備和發射高度自動化：在發射場總裝廠房內完成總裝和測試後，就不需要人去操作，而是自動按程序沿鐵路水平運往發射台，由控製室監控起豎到垂直位置，自動進行推近劑加注、測試和發射。
"旋風"號係列運載火箭是世界上第一種采用全自動準備與發射技術的火箭。由於準備和發射過程高度自動化，簡化了地麵操作工序，提高了發射可靠性。三級"旋風"號運載火箭從1977年6月首射以來，到1994年底共發射110次，失敗2次。它比著名的發射成功率比較高的"東方"號係列火箭和"德爾它"號係列火箭的成功率還高。