在核聚变反应中，核子被迫进行聚合从而产生巨大的能量。大多数的核聚变反应堆都是利用被称为“托卡马克”的装置，将燃料限制在一个磁场之中来驱动聚变反应的。但是，托卡马克装置极为笨重，并不适用于火箭。因此，核聚变动力火箭必须采用另一种触发聚变的方法，即惯性约束核聚变。这种设计以高功率能量束（通常是激光）来取代托卡马克装置中的磁场，通过剧烈引爆小颗粒燃料导致外层爆炸，进而推动内层物质触发核聚变。当核聚变反应发生后，磁场会引导所产生的高温离子从火箭尾部喷出，实现核聚变火箭的推进力。
在20世纪70年代，英国星际学会详细地研究了这一类型的核聚变动力火箭，它们可以在50年内（对于人类来说这一时间跨度尚可承受）把人类送往另一颗恒星。
美中不足的是，尽管研究人员已经努力了几十年，但是至今还没有一个可以工作的核聚变反应堆。
可行性：有可能，但最少还要几十年。
巴萨德冲压式喷气发动机
所有的火箭，包括核聚变动力火箭，都存在一个相同的关键难题：为了获得更高的加速度，就必须携带更多的燃料，这就会使火箭变得更重，最终又降低了加速度。因此，如果真想进行星际旅行，就应该避免携带任何燃料。
1960年美国物理学家罗伯特•巴萨德提出的冲压式喷气发动机，或许可以解决这一难题。它的原理和上述核聚变动力火箭一样，但是它并不需要携带核燃料，它首先是将周围太空中的氢物质进行电离，然后利用强大的磁场吸收这些氢离子作为燃料。
虽然冲压式喷气发动机没有上述核聚变动力火箭中的反应堆问题，但是它所面临的是磁场大小的问题。由于星际空间中氢物质很少，因此它的磁场必须要足够大才行，甚至要延伸到数百乃至数千公里之外。除非是发射前进行精密的计算，设计出飞船飞行的精确轨道，这样就不需要巨大的磁场。不过这种想法又出现另外一个问题，那就是飞船必须要按既定轨道飞行，不得偏离，而且也使得往返其他恒星变得极为困难。
可行性：存在巨大的技术挑战。
太阳帆
这是另一项不需要携带足够燃料并且可以达到极高速度的技术，不过它需要一个时间过程。
正如传统的利用地球大气层中风能的风帆，太阳帆汲取的是太阳光中的能量。太阳帆推进技术已经在地球上的真空室中成功地进行了测试，但在太空轨道上的测试却遭到不幸。例如，2005年，总部设在加利福尼亚州帕萨迪纳的美国行星协会订制的世界第一艘太阳帆飞船“宇宙1号”，因为火箭推进器出现故障而发射失败。
尽管在初期出现了各种问题，但是太阳帆仍然是一个非常有前途的未来太空技术，至少它可以保证在太阳系内飞行，太阳的光线可以为它提供最强大的推进力。
可行性：完全有可能，但适应空间有限。
磁场帆
磁场帆是太阳帆的一个“变种”。与太阳帆不同的是，磁场帆是由太阳风提供推动力，而不是由太阳光提供推动力。
太阳风是一种拥有自己磁场的带电粒子流。科学家的一种想法是，在太空飞船周围制造一个与太阳风磁场相排斥的磁场，这样就可利用磁场的排斥力推动飞船飞行。
另一个变种是“太空蜘蛛网”，这种技术就是在太空飞船周围延伸出一个带正电的电网，这样的电网可以与太阳风中的大量的正离子相排斥，从而获得推进力。
磁场帆或者类似的技术还可以利用行星的磁场来使飞船改变自身的轨道，甚至驶离行星际空间。
然而，太阳帆和磁场帆都不适合星际旅行。当它们远离太阳的时候，阳光和太阳风的强度就会急剧下降，因此它们无法达到飞往其他恒星所必需的速度。
可行性：只适合太阳系内旅行。
能量束推进技术
如果太阳没有足够的能量来推动真正的高速星际飞船，那么也许可以通过向飞船发射能量束来做到这一点。