Atlas V er en to-trinnsrakett. Det første trinnet (32,46 m langt) drives av en russiskbygget RD-180 rakettmotor som brenner parafin og flytende oksygen. Det andre trinnet (12,68 m langt) drives av én eller to RL10 rakettmotor(er) fabrikkert av Aerojet Rocketdyne og brenner flytende hydrogen og flytende oksygen. I tillegg benyttes to drivstoffraketter ved de fleste oppskytninger.