火箭的应用十分广泛，被许多国家用作科学考察，还可运载航天器进入外太空，探空火箭系统由有效载荷、火箭、发射装置和地面台站组成。有效载荷多数被装在箭头的仪器舱内，但是仪器舱的直径有时可大于箭体直径。有效载荷采集到的信息通过遥测装置发送到地面台站进行处理，或者在火箭下降过程中将有效载荷从火箭内弹射出来，利用降落伞等气动减速装置安全降落到地面进行回收。
通常情况下，探空火箭比探空气球飞得高，比低轨道运行的人造地球卫星飞得低，是30～200千米高空的有效探测工具。探空火箭所获得的资料可用于天气预报、地球和天文物理研究等，为弹道导弹、人造卫星、载人火箭、载人飞船等飞行器的研制提供必要的环境参数。探空火箭还可用于某些特殊问题的试验研究，如利用探空火箭提供的失重状态来研究生物机体的变化和适应性，利用探空火箭进行新技术和仪器设备的验证性试验等。探空火箭一般为无控制火箭，其优点是结构简单、成本低廉、发射方便等，特别适用于临时观察短时间内出现的特殊自然现象（如极光、日食、太阳爆发等）和持续观察某些随时间、地点变化的自然现象（如天气）。发射无控制火箭的特殊技术有以下几点主要要求：保证飞行稳定、达到预定的探测高度和减少弹道顶点和落点的散布等。
世界上第一枚专门用于高空大气探测的火箭是1945年美国研制成功的“女兵下士”火箭。它能将11千米的有效载荷送到70千米的高空。此后，美国和前苏联利用缴获的V-2火箭发射了一批探空火箭。50年代的国际地球物理年活动，大大推动了探空火箭的发展。为此，许多国家开始研制探空火箭。一直到上世纪80年代，世界上已有20多个国家发展或使用了探空火箭，探空火箭的年发射量高达数千颗。
中国探空火箭的研制是在1958年与仿制前苏联P-2号导弹同时起步的。在随后的20多年的时间内，我国探空火箭技术大体经历了两个发展阶段：第一个阶段为初期试验阶段（1958年至60年代末），主要任务是探索发展途径，掌握探空火箭研究、设计和制造方法，开展空间探测活动等。一直到1960年9月，我国自行研制的第一枚液态燃料气象火箭“T-7”首次发射成功。从此，我国相继开展了各种不同用途的液态燃料探空火箭和固态燃料探空火箭的研制；第二阶段为重点提高阶段（20世纪70年代初至80年代初），主要任务是使我国固体燃料气象火箭向小型化、标准化发展，为进行高空气象参数的日常性探测做好准备。在这一阶段中，由于我国空间活动的重点已开始转入空间飞行器的研制，探空火箭的发展速度相对缓慢，但探空火箭的技术水平和探测水平，与第一阶段比起来，已经有了显著的提高。