现役的运载火箭都是由单级火箭串联或并联组成。那么，火箭为什么不能做成一级呢？
火箭要实现宇宙航行，有一个必须条件，飞行速度理论上至少要达到7.9千米/秒，即第一宇宙速度。而在目前技术条件上，单级火箭最大速度只能达到6千米/秒，要把卫星送上几百或几万千米的高空，并具有冲破地球引力的速度，用单级火箭很难达到。
假如把巨大的运载火箭做成单级，那么全部推进剂只能贮存在这一级火箭的贮箱内。这样，贮箱不但要增大容积，还因为承受的推进剂增多而必须加厚箱壁，这将增加贮箱重量。而贮箱越重，所耗费的推进剂就越多，以致火箭最终无法达到第一宇宙速度。
按照齐奥尔科夫斯基的“火箭方程”，有两种方法可以提高火箭的速度：一是采用高能量的推进剂；二是采用高强度的结构材料，尽量减轻火箭的结构质量。但是，科学家们经过反复实验，最终发现单级火箭无法达到发射卫星的要求。之后，齐奥尔科夫斯基也在《太空火箭列车》中提出了多级火箭的思想。
多级火箭的原理是在火箭的每一级中都注入推进剂，推进剂烧尽后将该段剥离，同时下一级的推进剂接着燃烧，如此往复。因为舍弃了使用完的火箭级，火箭的质量得以减轻，火箭运行起来也更加高效。
但是多级火箭要为每一级都制造燃烧系统，这会导致需要的连接和分离结构增加，使火箭的整个系统变得复杂，不仅增加火箭结构质量而且降低可靠性。同时研究表明，火箭级数超过三级以上后，其性能提升幅度并不显著。因此为了提高火箭发射的成功率，通常用2级或3级火箭来发射运载人造地球卫星，用四级火箭来发射飞向星际空间的宇宙飞船，宇宙飞船本身成为末级火箭。例如，我国的“长征3号”火箭是三级火箭（见图9.4所示），“长征3号甲”是在“长征3号”的基础上改进而成，同样也是三级火箭。而“长征2号”系列运载火箭则是二级火箭。
知识链接：
火箭的质量比是火箭起飞时的质量（包括推进剂在内的质量）与发动机关机（熄火）时刻的火箭质量（火箭的结构质量，即净重）之比。因此，质量比大，就意味着火箭的结构质量小，所携带的推进剂多。
“长征”3号系列火箭组装车间
