火箭的應用十分廣泛，被許多國家用作科學考察，還可運載航天器進入外太空，探空火箭係統由有效載荷、火箭、發射裝置和地麵台站組成。有效載荷多數被裝在箭頭的儀器艙內，但是儀器艙的直徑有時可大於箭體直徑。有效載荷采集到的信息通過遙測裝置發送到地麵台站進行處理，或者在火箭下降過程中將有效載荷從火箭內彈射出來，利用降落傘等氣動減速裝置安全降落到地麵進行回收。
通常情況下，探空火箭比探空氣球飛得高，比低軌道運行的人造地球衛星飛得低，是30～200千米高空的有效探測工具。探空火箭所獲得的資料可用於天氣預報、地球和天文物理研究等，為彈道導彈、人造衛星、載人火箭、載人飛船等飛行器的研製提供必要的環境參數。探空火箭還可用於某些特殊問題的試驗研究，如利用探空火箭提供的失重狀態來研究生物機體的變化和適應性，利用探空火箭進行新技術和儀器設備的驗證性試驗等。探空火箭一般為無控製火箭，其優點是結構簡單、成本低廉、發射方便等，特別適用於臨時觀察短時間內出現的特殊自然現象（如極光、日食、太陽爆發等）和持續觀察某些隨時間、地點變化的自然現象（如天氣）。發射無控製火箭的特殊技術有以下幾點主要要求：保證飛行穩定、達到預定的探測高度和減少彈道頂點和落點的散布等。
世界上第一枚專門用於高空大氣探測的火箭是1945年美國研製成功的“女兵下士”火箭。它能將11千米的有效載荷送到70千米的高空。此後，美國和前蘇聯利用繳獲的V-2火箭發射了一批探空火箭。50年代的國際地球物理年活動，大大推動了探空火箭的發展。為此，許多國家開始研製探空火箭。一直到上世紀80年代，世界上已有20多個國家發展或使用了探空火箭，探空火箭的年發射量高達數千顆。
中國探空火箭的研製是在1958年與仿製前蘇聯P-2號導彈同時起步的。在隨後的20多年的時間內，我國探空火箭技術大體經曆了兩個發展階段：第一個階段為初期試驗階段（1958年至60年代末），主要任務是探索發展途徑，掌握探空火箭研究、設計和製造方法，開展空間探測活動等。一直到1960年9月，我國自行研製的第一枚液態燃料氣象火箭“T-7”首次發射成功。從此，我國相繼開展了各種不同用途的液態燃料探空火箭和固態燃料探空火箭的研製；第二階段為重點提高階段（20世紀70年代初至80年代初），主要任務是使我國固體燃料氣象火箭向小型化、標準化發展，為進行高空氣象參數的日常性探測做好準備。在這一階段中，由於我國空間活動的重點已開始轉入空間飛行器的研製，探空火箭的發展速度相對緩慢，但探空火箭的技術水平和探測水平，與第一階段比起來，已經有了顯著的提高。