Một Tên lửa đẩy nhiên liệu rắn là tên lửa có động cơ sử dụng nhiên liệu rắn (nhiên liệu/chất oxy hóa). Tên lửa thời kỳ đầu sử dụng nhiên liệu rắn làm bằng bột thuốc súng; chúng được sử dụng trên chiến trường bởi người Trung Quốc, Ấn Độ, Mông cổ, Ba tư, vào thế kỷ thứ 13. Tất cả các loại tên lửa được sử dụng nhiên liệu dạng rắn hoặc thuốc súng, đến tận thế kỷ 20, khi mà tên lửa nhiên liệu lỏng cho thấy chúng cung cấp hiệu suất lớn hơn và có khả năng điều chỉnh đường bay. Tên lửa nhiên liệu rắn vẫn còn tiếp tục sử dụng ngày nay trong quân sự, các mẫu tên lửa mô hình, tầng khởi tốc tên lửa nhiên liệu rắn... vì tính đơn giản và sự đáng tin cậy của nó. Tên lửa nhiên liệu rắn có thể bảo quản trong ống phóng trong thời gian dài mà không làm giảm sút chất lượng của nhiên liệu, và thực tế là chúng luôn hoạt động một cách tin cậy. Sự thể hiện kém hơn của nhiên liệu rắn so với nhiên liệu lỏng không thiên vị cho sự sử dụng chúng trong các tên lửa mô hỉnh cỡ nhỏ thông thường mà bình thường được sử dụng để đưa lên quỹ đạo các vệ tinh thương mại và các vệ tinh không gian lớn. Nhiên liệu rắn, tuy nhiên, lại được thường xuyên sử dụng như là nhiên liệu cho tầng khởi tốc, nhằm tăng tải trọng hoặc duy trì quay ổn định cho tầng bên trên khi yêu cầu một tốc độ cao hơn mức cần thiết. Tên lửa nhiên liệu rắn được dùng trong các vụ phóng tên lửa lên quỹ đạo thấp với tải trọng dưới 2 tấn hoặc tải trọng thoát lên đến 500 kg. Việc thiết kế bắt đầu với yêu cầu về lực đẩy, mà sẽ quyết định đến khối lượng nhiên liệu và chất oxy hóa. Hình dạng hạt nhiên liệu và thành phần hóa học sau đó sẽ được lựa chọn để thỏa mãn tính năng động cơ yêu cầu. Những điều sau được chọn theo kinh nghiệm theo mô phỏng. Kết quả sẽ cho chính xác kích thước của hạt nhiên liệu, ống xả, và hình dạng vỏ tên lửa: Hạt nhiên liệu có thể hoặc không được ép chặt với vỏ (bonded to the casing). Động cơ nhiên liệu rắn với vỏ thiết kế khó hơn vì sự biến dạng của bỏ và hạt nhiên liệu trong quá trình bay phải tương thích nhau. Những kiểu lỗi của động cơ nhiên liệu rắn bao gồm sự đứt rạn của hạt nhiên liệu, sự thiếu kết nối lớp vỏ, và lỗ hổng không khí trong hạt nhiên liệu. Những điều này gây ra tăng tức thời trên bề mặt đốt cháy, làm tăng áp suất khí phụt, có thể làm vỡ nứt vỏ động cơ. Một lỗi khác là mối hàn (seal) của vỏ, mối hàn là cần thiết trong trường hợp cần mở để nạp nhiên liệu rắn, một khi mối hàn bị rò rỉ, khí nóng sẽ bị thoát ra ngoài. Đây cũng chính là lỗi đã gây nên thảm họa tàu con thoi Challenger. Lớp vỏ có thể sử dụng nhiều loại vật liệu khác nhau. Bìa các tông được sử dụng cho các động cơ nhiên liệu rắn nhỏ sử dụng bột đen không khói, trong khi nhôm được sử dụng rộng rãi hơn cho các động cơ cỡ lớn đa nhiên liệu. Thép được sử dụng trong tầng khởi tốc của phi thuyền không gian. Các động cơ nhiên liệu rắn hiệu năng cao sử dụng sợi cacbon polymer dự ứng lực. Vỏ phải được thiết kế sao cho chịu được áp suất và ứng suất của động cơ, kể cả ở nhiệt độ cao, vỏ bao gồm lớp vỏ chịu áp suất. Để bảo vệ khỏi nhiệt từ khí nóng, còn có bổ sung thêm lớp cách nhiệt bên trong vỏ, giúp bảo vệ trong quá trình động cơ hoạt động, lớp này sẽ bị phá hủy dần để kéo dài tuổi thọ của vỏ động cơ. Một miệng phụt Laval được thiết kế để sao cho luồng khí nóng thoát ra ngoài và sinh ra lực đẩy. Miệng xả phải được làm bằng vật liệu chịu nhiệt. Thông thường sử dụng vật liệu chịu nhiệt gốc cacbon, như graphite và carbon-carbon. Một số thiết kế bao gồm cả thay đổi hướng luồng phụt bằng cách xoay cả toàn bộ ống xả, như ở trên tàu con thoi SRBs, bằng việc sử dụng van phản lực ở trên miệng xả như trên tên lửa V-2 hoặc bởi công nghệ thay đổi vector lực đẩy bằng vòi phun lỏng (LITV). Tầng đầu tiên của tên lửa liên lục địa Minuteman sử dụng 1 động cơ với 4 miệng xả (có trục các đăng) cung cấp khả năng xoay, lật, quay tên lửa. LITV là công nghệ chỉnh hướng phụt vằng vòi phun nhiên liệu lỏng thẳng vào dòng khí xả của tên lửa. Chất lỏng bay hơi và trong phần lớn các trường hợp phản ứng hóa học, sẽ giúp tăng thêm khối lượng dòng chảy về một phía của luồng phụt, do đó tạo ra lực đẩy điều khiển. Ví dụ, tầng đẩy nhiên liệu rắn của tên lửa đẩy Titan IIIC sử dụng chất lỏng là nitrogen teroxit để điều chỉnh luồng phụt, buồng chứa chất lỏng này có thể nhìn thấy ở 1 phía của tên lửa, giữa tầng chính trung tâm và tầng khởi tốc.