彈頭材料
運載火箭的頭部不需要返回地面，只經受穿出大氣層時的空氣動力加熱，一般是用金屬或複合材料製造頭部整流罩。彈道飛彈的頭部要再入大氣層，以便攻擊敵方目標，早期的某些中程飛彈曾一度採用熱沉式防熱，即把熱量耗散在質量大、比熱高的銅製鈍頭中，但因重量太大、隔熱困難，這種方法很快被放棄。洲際飛彈頭部的再入速度馬赫數高達20以上，頭部溫度可高達8000～12000°C。50年代末，頭部鼻錐開始採用燒蝕材料防熱。早期廣泛使用的燒蝕材料是高矽氧玻璃纖維增強酚醛樹脂。鼻錐後面還有大面積的防熱層，內部用輕金屬結構支撐並襯有隔熱材料，以保證核戰鬥部和精密儀器所需要的溫度環境。隨著分導式彈頭和機動式彈頭的發展，再入時間增長，不均勻燒蝕的情況加劇，同時為抵抗粒子云侵蝕和核攻擊，遂研製出石墨纖維三向或多向增強的碳材料和具有高應變性能的石墨材料。70年代開始改用碳纖維織物作為增強材料，效果良好。為了對頭部進行制導，防熱層上開有天線窗，視窗材料與防熱層應同步燒蝕，同時又能透過無線電波。為此目的，初期使用石英玻璃，後來研製出石英纖維增強的二氧化矽作為視窗材料。
彈體材料
火箭或飛彈的彈體主要由儀器艙、箱體、過渡段和尾段組成。箱體以外的部分主要起結構支承作用，多採用高強度鋁合金製成半硬殼式結構或蜂窩結構。液體火箭的箱體材料既要求強度又要求耐蝕性能。早期的液體火箭箱體選用鋁-鎂合金。 隨著鈑金成形和焊接技術的進步，後來改用鋁-銅-鎂系、鋁-鋅-鎂系高強度鋁合金製作箱體。為箱體內部增壓的高壓氣瓶多用鈦合金或高強度鋼製作。為改變發動機推力的方向，一種方法是在尾段上裝燃氣舵。燃氣舵受到噴焰的高速沖刷，燒蝕嚴重，故多採用特種石墨或鎢、鉬等難熔金屬製作，表面再覆以抗氧化塗層。另一種方法是採用搖擺式發動機或擺動噴管，為此彈體尾段須裝有柔性防熱材料，如玻璃纖維增強矽橡膠，以防止火焰的輻射熱對尾段內各系統的損害。此外，彈體內的活門、管路系統還需要使用各種密封材料。
發動機材料
液體火箭發動機主要由渦輪、推進劑輸送泵和燃燒室組成。渦輪材料主要是鎳基、鈷基合金。泵殼體採用高強度、高緻密性的鋁合金鑄件或鋼鑄件。燃燒室的工作環境最為嚴酷，室內燃燒溫度高達3000°C以上。任何材料在這溫度下都會軟化以至熔化，只有對燃燒室進行冷卻才能保證材料有必要的強度。燃燒室的結構按冷卻方式分為三類：①再生冷卻式燃燒室，其結構又分為夾壁式和管束式兩種。夾壁式燃燒室的內外壁大多用不鏽鋼經高溫釺焊製成。 某些大型液氧-液氫發動機燃燒室內壁用銅-銀-鋯合金製造，以增加冷卻效果，外壁用金屬鎳電鑄成形。管束式燃燒室是用多根純鎳或不鏽鋼薄壁異形變截面管捆綁釺焊而成。②輻射冷卻式燃燒室用鉬、鈮等難熔金屬製造，延伸噴管則用鈮、鈷、鈦合金製造，表面塗覆抗氧化和具有高輻射係數的特殊塗層。③燒蝕冷卻式燃燒室的內壁用高矽氧纖維增強樹脂作燒蝕材料，外部用鈦合金作承力殼體，喉部裝有石墨鑲塊以增強耐燒蝕能力。有的發動機用多孔金屬面板作為頂部推進劑噴注器的安裝板，以增加冷卻效果。固體火箭發動機的裝藥殼體最初用高強度鋼製造，後來改用鈦合金、玻璃纖維或高強度、高彈性模量有機纖維增強環氧樹脂。殼體內部襯以橡膠類隔熱材料。噴管喉部初期用鉬、鎢等難熔金屬作喉襯，後用鎢作為難熔骨架，滲入銅、銀等金屬作為自發汗冷卻劑。最新式的發動機噴管喉部採用熱解石墨、碳纖維增強碳材料作喉襯，提高了抗燒蝕性能。
非結構材料
火箭和飛彈的特殊工作環境和貯存環境，需要使用諸如耐高溫或耐低溫的潤滑材料、真空密封脂、高級液壓油、無機化合物防火膩子、防潮防霉防腐蝕的油漆和塗料等非結構材料。
