洛克希德馬丁公司於1995年和馬歇爾太空飛行中心簽約增進運輸係統計劃書，其執行綱要概述一些類似戰神一號運載火箭的太空運載工具，液體燃料的第二節位於大型固態火箭之上，並考慮在邊變更型的第二節使用J-2S及航天飛機主引擎引擎。
探測係統建造計劃書
2004年1月，在布什總統宣布太空探索的願景後，於2005年4月29日授予美國國家航太暨太空總署一份探測係統建造計劃書表示：以最高標準建造能達到月球或火星的載人及載物之太空運載工具，並能達到載人的標準及能往返於國際太空站及地球間。為了研製能夠維持人類機能及易於操縱的探測月球設備，必須確認相關關鍵技術及增進各項探測係統。
火箭動力係統的建造
美國國家航太暨太空總署計劃以航天飛機現有的設備來建造戰神一號運載火箭。起先要使用航天飛機的四段式固態輔助火箭（SRB）做為第一節，並以一顆航天飛機主引擎為第二節。載貨的火箭則與原設計相同，將使用五段式的固態輔助火箭，而末端節使用一顆航天飛機主發動機。
雖然戰神一號運載火箭在初步憑估後可以成功的作為運載火箭，但進一步模擬測試發現四段式的第一節固態運載火箭可能無法負擔獵戶座太空船的酬載重量；所以在2006年1月，美國國家航空航天局宣布將減少獵戶座太空船的大小，並改用五段式之第一節固態運載火箭，第二節運載火箭引擎也從一顆航天飛機主引擎（SSME）改為阿波羅改良版的J-2X火箭引擎。
從四段式固態運載火箭轉變為五段式固態運載火箭讓美國國家航空航天局可以達到與計劃書相同的要求（雖然固態運載火箭的段數也可用其它數量），但選用五段式固態運載火箭主要原因是要配合J-2X火箭引擎。
一顆要價大約2-2.5千萬美元的J-2X火箭引擎，隻需結構複雜航天飛機主引擎的一半價格（5.5千萬美元）。J-2X火箭引擎不像航天飛機主引擎隻能在地麵（非真空）點火，J-2X火箭引擎可在地麵或接近真空的狀態下點燃。
這種特殊的空氣動力學原理在農神五號的S-IVB節即被使用，當時的火箭引擎是J-2火箭引擎，這顆火箭引擎將阿波羅太空船送上月球。在另一方麵，航天飛機主引擎隻要經過廣泛的改良及測試，也可以在真空中產生動力（如果戰神一號運載火箭可以精確進入飛行軌道和獵戶座太空船預備有足夠的燃料時），如果航天飛機主引擎可以在接近真空的狀態下點燃，即可在太空中重複點燃。美國國家航空航天局此項測試並未在地麵抽真空實際執行，而是在1988年STS-26以前太空中的主引擎測試短暫點燃航天飛機主引擎。
美國國家航太暨太空總署宣布ATKThiokol公司將建造戰神一號運載火箭的第一節固態運載火箭，目前則為航天飛機建造固態輔助火箭。ATK也標下戰神一號運載火箭的末端節建造工程。
洛克達因公司旗下的派翠特＆懷特尼公司（正式的說法是火箭威爾公司和波音北美公司旗下的公司），是主要製作J-2X火箭引擎的次承包商，合約內容包括測試J-2X火箭引擎等項目，測試地點在阿拉巴馬州的罕茨維爾的南方。
2007年1月4日，美國國家航太暨太空總署宣布戰神一號運載火箭完成係統標準測試，是繼航天飛機後的第一個通過測試的載人太空載具，此測試為設計過程中重要的裏程碑，並確保戰神一號運載火箭完成星座計劃中重要的一環。
美國國家航太暨太空總署也宣布燃料槽的新設計，並不以航天飛機外部燃料槽的內槽技術分開液態氫槽及液態氧槽，而是用類似農神五號的S-II及S-IVB節的隔板將兩槽分開，借此可使第二節較短且輕，且免去設計第二節及獵戶座太空船連結處所必須承受太空船的重量。
2007年12月12日，美國國家航太暨太空總署宣布由波音公司提供及裝配戰神一號運載火箭的控製係統。
戰神一號運載火箭的發射時序
在2007年1月4日，美國國家航空航天局宣布戰神一號運載火箭的係統和設備之設計全麵再次檢閱，這次的檢閱是建造戰神一號運載火箭第一個重要的裏程碑。