Les lanceurs traditionnels, ou fusées, sont dits consommables : ils ne servent qu'une seule fois et aucun de leurs éléments n'est récupéré. Leur silhouette est celle d'un long cylindre, haut de 30 à 60 m, avec au sommet, protégée par une coiffe, la charge utile composée d'un ou de plusieurs satellites ; à la base, un groupe de moteurs. Pour pouvoir fonctionner à la fois dans l'atmosphère et dans le vide, un lanceur met en œuvre une propulsion par réaction, grâce à des moteurs-fusées. Il décolle toujours verticalement, le déplacement étant obtenu par éjection, vers l'arrière, à vitesse très élevée, d'importantes quantités de gaz produits par les moteurs. Ceux-ci brûlent, selon les modèles, divers ergols, sous forme liquide (oxygène-hydrogène, oxygène-kérosène, par exemple) ou solide (poudre). Les ergols constituent l'essentiel de la masse d'un lanceur au moment de son décollage, par exemple 93 % pour Ariane 5 (contre 6 % pour les structures et 1 %, seulement, pour la charge utile).

Pour des raisons d'efficacité, un lanceur comprend toujours plusieurs étages, le plus souvent trois, qui fonctionnent successivement et sont largués une fois vides (les parties rejetées dans l'espace constituent des déchets spatiaux qui tournent autour de la Terre). Afin d'améliorer les performances, des propulseurs d'appoint (à liquides ou à poudre) peuvent être ajoutés latéralement, contre l'étage de base. Une autre particularité des lanceurs spatiaux est la brièveté de leur fonctionnement (de dix à vingt minutes selon les missions).

Les lanceurs consommables.

La gamme des lanceurs consommables s'échelonne entre le petit lanceur israélien Shavit (20 t environ au lancement), capable de satelliser une charge utile de 160 kg, et les puissants lanceurs Ariane 5 (Europe), Delta IV et Atlas V (États-Unis), Proton (Russie) ou H2B (Japon), qui peuvent emporter jusqu'à une vingtaine de tonnes en orbite basse autour de la Terre. Par ailleurs, au début du xxi^e siècle, de nouveaux acteurs font leur entrée dans le cercle des puissances spatiales avec des lanceurs de moyenne gamme : la Chine avec ses fusées « Longue Marche », l'Inde avec son PSLV (Polar Satellite Launch Vehicle) et son GSLV (Geostationary Satellite Launch Vehicle), mais également l'Iran, l'Ukraine et les deux Corées. Par ailleurs, depuis 2002, des sociétés privées comme SpaceX ont fait leur apparition sur le marché des lanceurs.

Les lanceurs les plus célèbres sont ceux qui ont transporté des hommes : les lanceurs soviétiques Vostok (premier vol habité, avec I. Gagarine), les lanceurs américains Saturn (missions lunaires Apollo) et les lanceurs soviétiques Soïouz, très fiables depuis les années 1950 et qui, avec l'abandon des navettes spatiales, sont désormais privilégiés pour les vols habités, notamment vers l'ISS.

Les navettes spatiales.

En 1981, les États-Unis ont mis en service un nouveau type de lanceur, partiellement réutilisable : la navette spatiale. Son élément principal était un orbiteur de 37 m de long et 24 m d'envergure, dont l'aspect évoquait un avion à aile delta. Son fuselage comprenait à l'avant un habitacle pressurisé pour l'équipage (jusqu'à 7 astronautes), au centre une vaste soute pouvant accueillir des charges utiles d'une masse allant jusqu'à 29,5 t, et, à l'arrière, les trois principaux moteurs-fusées de l'engin et deux moteurs de manœuvre. Ce véhicule spatial était conçu pour des missions en orbite basse (de 300 à 400 km d'altitude) ; il décollait comme une fusée et pouvait revenir se poser au sol comme un planeur. Mais il ne pouvait aller seul dans l'espace : au décollage lui étaient adjoints deux propulseurs auxiliaires à propergol solide et un énorme réservoir extérieur de 47 m de long, non réutilisable.

Outre le prototype « Enterprise », qui a effectué en 1979 les premiers essais d'atterrissage en vol plané, cinq orbiteurs de navette ont été construits : « Columbia », « Challenger », « Discovery », « Atlantis » et « Endeavour ». Les catastrophes du 28 janvier 1986 et du 1^er février 2003 ont conduit à la perte des navettes Challenger et Columbia, et relancé le débat sur la présence de l'homme dans l'espace. Finalement, en juillet 2011, après trente années de fonctionnement, les États-Unis ont décidé d'arrêter le programme des navettes spatiales.

D'autres puissances spatiales, notamment l'Europe et le Japon, ont réalisé des projets de navette, mais ils ont tous été abandonnés pour des raisons budgétaires. En revanche, la société américaine SpaceX développe depuis 2010 des lanceurs Falcon, non habités mais partiellement réutilisables : le premier étage de la fusée retourne au sol et atterrit, en douceur, sur sa base grâce à des moteurs de contrôle d'attitude.