火箭研制成功之后，必须经过大量的试验。特别是用来发射人造卫星或宇宙飞船的航天运载火箭，由于系统纷繁复杂，涉及到成千上万个零件，因此要保证整个系统协同稳定地工作，必须事先进行全面的试验。
在运载火箭研制过程中，飞行试验是不可缺少的，同时也是研制工作进展的重要阶段。火箭的试验通常分为地面试验和飞行试验两类。地面试验是利用地面的各种实验室、试车台、模拟器进行零部件、分系统的各种结构性能试验、环境模拟试验和功能试验等，如发动机的试车，结构气动外形的风洞试验，各种冲击、振动、噪声等环境试验。飞行试验，又分为部分射程飞行试验和全程飞行试验。部分射程飞行试验主要用来检验各分系统的工作可靠性以及单项技术的成熟程度，如发动机的高空点火、多级火箭的级间分离等；全程飞行试验则是在火箭运载动力所能达到的实际射程内，为火箭发射提供最逼真的飞行环境来检验、考核整个系统的可靠性以及各分系统之间的协调性，并综合鉴定火箭的制导精度等技术性能。由于运载火箭的系统复杂，又是一次性使用产品，而且造价十分昂贵，因而在其研制过程中，地面试验的次数很多，而飞行试验，特别是全程飞行试验则很有限，但却是必不可少的。
一般情况下，大型远程运载火箭的全程飞行试验都在8000千米以上。由于各国国土面积有限，仅仅利用内陆进行全程试验是不现实的，无法利用内陆实施全程试验，因此除在本土的首区发射场发射外，通常要把航区与落区延伸到海上。美国、前苏联均利用大西洋和太平洋的远海地区作为运载火箭全程试验的场所；中国的洲际火箭全程试验选择了南太平洋公海水域作为降落区。海上试验对落区的跟踪测量、远洋通信指挥、数据舱的回收打捞等提出了新的要求。试验前，要对降落区水域的水文、气象、地质情况进行考察，要研制高精度的跟踪测量设备，还要建造具有多种测量手段的大型测量船和测量飞机。实施远洋通信试验，还要有可靠的安全遥控设备，以保障各级火箭燃尽后坠落和发生飞行故障时的安全。除此之外，还要在首区发射场和落区回收预定海域发射探空火箭或使用气象雷达进行气象探测，为发射选择良好的气象条件。通信系统则要确保首区至落区长达万里的航路上，测量、通信设备等能够协同工作。大型火箭的全程飞行试验是一项准备周期长、组织指挥极其严密、技术协调极其复杂的一项系统工程。
首区发射是运载火箭飞行试验的起点，如果没有一个良好的发射起点，想要成功飞行是不可能的。火箭要在发射台上吊装或起竖，进行发射前的各种测试和维护；发射台为火箭提供准确的方位射向；推进剂和高压气体通过管路加注；地下控制室对火箭进行监视，操纵发射自动程序系统进行发射点火；远离发射场的指挥控制中心对全场区的试验和跟踪测量进行统一指挥、协调；发射和飞行期间火箭的瞬时位置、速度和动态数据由各测量系统通过数传线路实时送到这里，绘出实际飞行轨迹。航区是火箭的飞行走廊，在航区内设有若干跟踪测量台站，对火箭飞行状态进行不间断跟踪测量，监控火箭飞行的踪迹。落区也称目标区，根据试验射程的要求和海上作业的环境条件来选择，避开主要交通航线和人口稠密的岛屿以及环境恶劣的水域；测量船对目标进行测量，打捞回收船发现目标后，即驶接近回收舱打捞，送回指挥中心校验结果。
火箭的飞行轨迹分为三段：主动段、自由轨道飞行段和轨道段。在这三段内，跟踪测量设备既要测量火箭的运动状态，又要测量火箭内部工作状态参数，其中包括火箭的位置、速度和姿态测量，还包括测量在高速飞行中级间分离、载人大气层等工程。这些跟踪测量是保证运载火箭完成整个飞行试验任务所需要的一环。