La propulsión de naves espaciales es un término general que se usa para describir los diversos métodos que se han usado, que se usan actualmente y que se pueden usar en el futuro para permitir que una nave espacial acelere y desacelere mientras está en la atmósfera de la Tierra o mientras viaja en el espacio exterior. Los sistemas de propulsión de naves espaciales actuales e históricas generalmente caen en una de dos categorías; sistemas de combustible sólido y sistemas de combustible líquido. Las futuras naves espaciales pueden ser alimentadas por sistemas nucleares, electromagnéticos o de iones.
Muchos creen que los cohetes de combustible sólido se usaron por primera vez como armas ya en el siglo XIII y que todos los cohetes desarrollados hasta principios del siglo XX estaban propulsados por combustibles sólidos. Los sistemas de propulsión de combustible sólido son generalmente menos volátiles que los sistemas de propulsión de combustible líquido, lo que puede facilitar su almacenamiento durante períodos prolongados y hacer que sea más seguro trabajar con ellos. La desventaja de los sistemas de combustible sólido es que una vez que se encienden, no se pueden apagar hasta que se haya quemado todo el propulsor.
La incapacidad de apagar el motor cuando es necesario ha impedido el uso de sistemas de combustible sólido como base principal para los sistemas de propulsión de naves espaciales, que generalmente requieren la capacidad de arrancar y detener los motores cuando sea necesario. Sin embargo, los sistemas de combustible sólido han encontrado un lugar consistente como parte del sistema de propulsión de lanzamiento de una nave espacial. Los propulsores de cohetes sólidos han sido consistentemente un componente de los sistemas de lanzamiento del programa espacial ruso desde el lanzamiento del Sputnik I en 1957. Estados Unidos también ha utilizado propulsores de combustible sólido para su programa de naves espaciales no tripuladas desde fines de la década de 1950 y el sistema del transbordador espacial utilizó los propulsores de cohetes sólidos más grandes utilizados para vuelos espaciales tripulados hasta la fecha.
El primer cohete de combustible líquido fue lanzado por el científico estadounidense Robert Goddard, considerado el padre de los cohetes modernos, a fines de la década de 1920. Goddard creía que los cohetes de combustible líquido proporcionaban más potencia y eran más eficientes que sus homólogos de combustible sólido. El cohete de combustible líquido allanó el camino para el desarrollo de motores de cohetes más grandes y potentes y los sistemas de propulsión que algún día marcarían el comienzo de la era espacial. Los sistemas de propulsión de combustible líquido utilizan un combustible, como hidrógeno líquido, queroseno o alcohol, y un oxidante como oxígeno líquido. El oxidante proporciona el oxígeno necesario para encender y quemar el combustible, lo que a su vez permite que el sistema de propulsión de una nave espacial funcione en el entorno del espacio sin oxígeno.
Muchos expertos coinciden en que la exploración tripulada del sistema solar requerirá futuros sistemas de propulsión de naves espaciales que se basan en tecnologías como la energía iónica o nuclear que pueden ser más efectivas y eficientes y requieren menos combustible que los sistemas de propulsión de naves espaciales actuales. Los motores de iones esencialmente crean un campo eléctrico al ionizar un gas. Los iones, o átomos cargados, son expulsados, creando empuje. Los sistemas de propulsión de naves espaciales nucleares funcionarían mediante el uso de un reactor nuclear que calienta un combustible líquido, como hidrógeno líquido, y lo obliga a salir del motor, creando el empuje necesario.