여러 개의 로켓이 연결되어 연속적으로 추진하는 로켓을 말한다. 연소가 끝난 로켓이 분리되면 동시에 다음 단계의 로켓이 점화된다.

로켓의 추진속도는 질량비와 비추력의 곱에 비례한다. 비추력은 추진제의 조합에 따라 정해지므로 도달속도를 크게 하기 위해서는 질량비를 증대시켜야 하지만, 질량비를 7 이상으로 하기는 매우 힘들다.

그러나 다단계 로켓에서는 1단계 로켓 분사가 끝나고 분리된 후, 2단계 로켓이 분사할 때 질량비를 개선할 수 있다. 즉 다단계 로켓은 전체의 실질질량비를 크게 하여 추진속도를 증대시킬 수 있다. 1943년 독일에서 4단 로켓을 만든 기록이 있지만, 비행시험에서 예상대로 좋은 성과를 올린 다단계 로켓은 1949년 미국에서 V-2 위에 WAC-코프랄이라는 소형 로켓을 붙여 만든 것이다.

최고속도는 2.3km이고 392kn의 고도기록을 세웠다. 그 후 다단계 로켓이 보편화되고 대부분 2~3단계 로켓이 만들어졌다. 대표적인 것은 사상최대의 로켓으로 인식되는 새턴V 로켓이다. 스페이스 셔틀 계획에서처럼 사용하지 않은 하단을 버리지 않고 회수해서 거듭 사용하는 계획도 진행되었다.