Mesin roket adalah jenis mesin jet, yang berarti bahwa itu adalah mesin reaksi yang menciptakan daya dorong dengan mengeluarkan aliran gas berkecepatan tinggi dalam kebalikan dari arah perjalanan yang diinginkan, mendorong dirinya sendiri ke depan karena kekekalan momentum. Karakteristik yang membedakan roket adalah bahwa jet pendorongnya dihasilkan seluruhnya dari massa propelan mesin itu sendiri, tanpa ada yang diambil dari lingkungan luar. Ini berbeda dari bentuk mesin jet lainnya, seperti turbojet, turbofan, dan ramjet, yang mencampur bahan bakarnya dengan udara terkompresi dari atmosfer untuk membakar bahan bakarnya dan menghasilkan jet. Teknologi mesin roket sangat penting untuk penerbangan luar angkasa, karena roket dapat beroperasi di luar atmosfer. Roket juga digunakan untuk tujuan seperti kembang api, senjata, dan pesawat berkecepatan tinggi.
Beberapa bentuk mesin roket ada. Jenis yang paling umum digunakan disebut roket kimia. Sebuah roket kimia didorong ke depan oleh reaksi kimia dalam propelan yang menghasilkan panas, menghasilkan aliran gas buang berkecepatan tinggi yang dikeluarkan dari bagian belakang roket. Setiap roket kimia membawa zat propelan yang mudah terbakar sebagai pasokan bahan bakarnya. Ini dikombinasikan dengan zat yang lebih mudah terbakar, yang disebut inisiator atau penyala. Inisiator dinyalakan, biasanya melalui percikan listrik atau muatan piroteknik, dan panas pada gilirannya menyalakan propelan, yang terbakar untuk menghasilkan jet buang yang mendorong.
Bahan kimia propelan dapat berupa padatan, cairan, atau padatan yang dikombinasikan dengan cairan atau gas. Dalam roket berbahan bakar padat, propelan padat, yang disebut biji-bijian, disimpan bersama dengan bahan kimia pengoksidasi yang berfungsi sebagai inisiator, sedangkan roket berbahan bakar cair menyimpan propelan dan inisiator cair dalam tangki terpisah sampai saatnya untuk melepaskannya ke ruang bakar untuk bercampur. Roket berbahan bakar hibrida menggunakan propelan padat, yang kemudian dicampur dengan inisiator cair atau gas yang disimpan dalam tangki terpisah hingga siap digunakan.
Bahan bakar padat yang paling umum digunakan saat ini disebut propelan komposit amonium perklorat (APCP), yang mengacu pada sejumlah campuran kimia berbeda yang menggabungkan propelan dan inisiator. APCP umumnya mencakup oksidator amonium perklorat (NH4ClO4), polimer elastis yang disebut elastomer, dan bubuk aluminium atau logam lainnya. Bahan bakar roket cair sering terdiri dari oksigen cair yang dicampur dengan minyak tanah halus atau hidrogen cair atau dinitrogen tetroksida (N2O4) dicampur dengan hidrazin (N2H4) atau salah satu turunannya.
Roket berbahan bakar padat adalah bentuk pertama dari mesin roket, tetapi sebagian besar telah digantikan oleh bahan bakar cair dan desain hibrida yang lebih efisien. Mereka masih umum digunakan untuk tujuan seperti kembang api dan roket model, bagaimanapun, dan kadang-kadang digunakan dalam penerbangan luar angkasa untuk meluncurkan muatan kecil ke orbit atau sebagai suplemen untuk roket bahan bakar cair untuk meningkatkan kapasitas muatan. Misalnya, Space Shuttle menggunakan satu roket berbahan bakar cair besar yang diapit oleh dua roket berbahan bakar padat yang lebih kecil untuk mencapai orbit.
Roket termal menggunakan propelan yang dipanaskan dari sumber panas eksternal daripada oleh reaksi kimia di propelan itu sendiri. Roket air panas, juga disebut roket uap, menggunakan air sebagai propelan dengan memanaskannya untuk menghasilkan pancaran uap. Mereka sering digunakan pada kendaraan darat berkecepatan sangat tinggi, seperti drag racer. Roket elektrotermal menggunakan medan listrik untuk menghasilkan plasma panas, yang kemudian memanaskan propelan untuk menghasilkan jet. Roket elektrotermal berguna untuk menghasilkan ledakan daya dorong singkat dan biasanya digunakan untuk tujuan seperti kontrol ketinggian di satelit.
Beberapa jenis roket termal lainnya telah diusulkan dan pada akhirnya dapat digunakan. Sebuah roket termal matahari akan menggunakan energi matahari sebagai sumber panas, baik dengan memaparkan propelan langsung ke radiasi dari matahari atau menggunakan energi matahari untuk menyalakan penukar panas yang akan memanaskan propelan. Energi matahari akan dikumpulkan dan dikonsentrasikan melalui cermin atau lensa untuk menyediakan panas terkonsentrasi yang cukup. Mesin roket termal juga dapat ditenagai oleh energi yang ditransmisikan dari sumber eksternal melalui sinar laser atau gelombang mikro. Roket termal bertenaga nuklir dapat memanaskan propelan dengan energi dari reaktor nuklir atau dari peluruhan isotop radioaktif.