火箭飛行速度取決於火箭發動機的噴氣速度和火箭的質量比。發動機的噴氣速度越大，火箭飛行的速度越快；火箭的質量比越大，火箭飛行能達到的速度就越大。其中，火箭發動機的噴氣速度，由發動機的設計水平和推進劑的比沖決定。發動機的設計水平越高，所獲得的能量效率越高，火箭發動機的噴氣速度越大。推進劑的比衝越高，發動機的噴氣速度就越大。火箭的質量比是火箭起飛時的質量（含推進劑）與發動機關機（熄火）時刻的火箭質量（推進劑燃燒盡）之比。質量比越大，火箭的結構質量就越小，所攜帶的推進劑越多。

隨著推進劑質量的減少，助推器和各級火箭的脫落，火箭質量 越來越小，速度越來越快，最終，載荷被送入預定軌道

當第一級火箭的發動機點燃後，火箭就開始脫離發射架上升。幾秒後，火箭完全透過發射塔。在離開地面後的幾秒內，火箭一直保持垂直飛行。之後，為了保證按合適的方位飛行，發動機噴管的萬向節按預定程式旋轉，產生橫向推力，使火箭從垂直角度稍微傾斜，但基本還是垂直向上飛行的。火箭一開始的加速過程不十分明顯，因為整個火箭的質量大得驚人。在第一級推進劑燒完時，重力使火箭緩慢地從微傾斜角度轉入水平方向的飛行。這一過程被稱為“重力轉彎”，幫助火箭從以上升為主轉向向前推進，以提高所需的速度。

第一級火箭的推進劑燒完後，爆炸螺栓使其與火箭的其餘部分分離。這時，第二級火箭開始點火，繼續加速飛行。此時，火箭已飛行2～3分鐘。因為火箭卸掉了第一級火箭的結構和推進劑，質量大大減輕，所以即使第二級火箭產生的推力不如第一級大，火箭加速也要比先前快很多。在高度達到150～200千米/時，火箭已飛出稠密大氣層，有效載荷不再需要整流罩來防護空氣動力的作用，按預定程式拋掉整流罩，進一步減輕火箭發動機加速的質量負擔。

有些火箭的第二級推進劑，常常在火箭快接近軌道速度時燃燒完畢，爆炸螺栓使第二級火箭與有效載荷分離。這時，有效載荷上的推力器將把它送入最終的軌道。同時，第二級火箭落入大氣層。最終，靠空氣摩擦使它燃燒，變成灰燼。這樣的處理方式，可以避免使第二級火箭的空殼留在太空，成為太空垃圾。如果這些垃圾不巧進入某個衛星的軌道，那將是極大的威脅。

對於低軌道（通常指300千米的高度或更低）的航天器而言，這時火箭就完成了運送任務。但對於發射軌道高度在1000千米以上的航天器或發射行星際探測器，還需要有第三級火箭。在第二級火箭脫離後，火箭在地球引力作用下，開始進入航天技術中稱為慣性飛行段的過程，一直到與預定軌道相切的位置。稍後，第三級火箭發動，進入最後加速段飛行，當加速到預定速度時，第三級火箭發動機關機，有效載荷與火箭分離，進入最後的、較高的軌道，或者前往另一行星的軌道。