이온 추진 로켓은 화학연료의 연소가스 대신 이온, 즉 대전된 원자 또는 분자를 가속시켜 빔으로 만들어 방출함으로서 운동량 보존 법칙에 의거, 추진력을 얻는 추진장치이며, 물론 화학연료를 사용하지 않고 전기를 사용해 추진된다. 이온을 가속시키는 방법은 차이가 있으나 어떤 설계건 이온의 단위질량당 전하량 비율을 이용한다. 이 비율이 약간만 차이가 나도 이온 빔의 배출 속도는 매우 달라진다. 따라서 이온 추진 로켓은 화학연료를 사용하는 로켓에 비해 연료의 질량이 적게 들면서도 비출력이 매우 크다. 이온 추진 로켓은 따라서 매우 높은 비추력을 낼 수 있다.

그러나 이온 추진 로켓에는 단점도 있다. 추력이 매우 적어 우주선을 빨리 가속시키지 못한다는 것이 그것이다. 이온 빔을 고속으로 방출시키려면 많은 전기가 필요한데, 그 전기를 만들어내는 발전장비는 발전량에 비례해 무거워질 수밖에 없기 때문이다. 또한 지구 대기권 내에는 다른 입자들이 너무 많다. 따라서 이온 추진 로켓은 우주선을 궤도로 올리는 데는 사용되지 않고 있으며, 대신 우주공간에서의 추진 용도로는 매우 적합하다.

이온 추진 로켓은 여러 종류가 있으나, 보통 정전기 방식과 전자기 방식으로 나뉜다. 두 방식의 차이점은 이온을 가속시키는 방식에 있다. 정전기 방식의 이온 추진 로켓은 쿨롬 힘을 사용하여 이온을 전기장 방향으로 가속시키며, 전자기 방식의 이온 추진 로켓은 로렌츠 힘을 사용하여 이온을 가속시킨다. 이온 추진 로켓의 전원으로는 보통 태양전지가 많이 사용된다. 그러나 태양으로부터 너무 먼 거리를 항행하는 우주선의 경우에는 원자력이 사용될 수도 있다. 어떤 경우에나 전력공급장치의 질량은 발생하는 전력에 비례하며, 사실상 무한히 에너지를 공급할 수 있다.

이온 추진 로켓은 의외로 많은 위성과 우주선에 사용되었다. 지난 1964년 7월 20일 NASA가 발사한 SERT-1 위성에 처음 장착되어 그 가능성을 입증해 보였다. 이후 1998년 발사된 딥 스페이스 1호는 이온 추진 로켓인 NSTAR 추진기를 행성간 비행에 사용한 최초의 우주선이 되었다. 또한 지난 2003년에 발사된 일본의 하야부사 탐사선 역시 제논 이온 엔진 4대를 사용하여 비행했다. 이후 유럽우주기구의 스마트 1호 위성, 베스타와 세레스 행성 탐사선인 다운 탐사선, 유럽우주기구의 지구 중력장 탐사위성인 GOCE 위성 등이 이온 추진 로켓을 사용했다. 앞으로도 수성 탐사선인 유럽우주기구의 베피콜롬보 탐사선, 인도의 GSAT-4 위성, 유럽우주기구의 LISA 패스파인더 등이 이온 추진 로켓을 사용할 것이다.