擎天神五号运载火箭采用了多种先进技术，其核心动力来自第一节的俄罗斯RD-180引擎，最大推力可达4.152百万牛顿。这款引擎在发射时提供强大的4百万牛顿推力，为火箭提供稳定的飞行基础。第一节还配备有新研发的公共助推核心（CCB），最多可附加五枚航空喷气公司的固态辅助火箭，以增强整体性能。
第二节搭载了半人马座火箭，通过加压燃料槽和低温燃料（液态氢或液态氧）保证稳定性。该节使用普拉特&惠特尼RL10A-4-2火箭引擎，单引擎产生99.2千牛顿推力，通过惯性航行装置（INU）实现精确飞行控制。半人马座火箭的特性使其能将卫星送入低地球轨道，并通过三次点火调整轨道，灵活适应不同任务需求。
在火箭发射前，系统进行了升级，如引入容错惯性飞行装置（FTINU），显著提升了运载火箭的可靠性。酬载舱方面，擎天神五号有两种选择：标准的4米直径和洛克希德马丁公司研发的5米直径加大型整流罩。加长版酬载舱则专为重型运载火箭设计，如2008年4月14日发射的6648公斤电信通讯卫星，由Space Systems/Loral制造。
这些技术细节共同构建了擎天神五号运载火箭的强大性能，使其在发射任务中表现出色，满足了不同载荷的运输需求。
擎天神五号运载火箭是洛克希德马丁公司所研制的不可重覆使用之运载火箭（现由洛克希德马丁与波音公司研制，隶属联合发射同盟（United Launch Alliance）），航空喷气公司则负责擎天神五号运载火箭固态辅助火箭的研发及制造。第一节的由液态氧及煤油为燃料，是于阿拉巴马州的第开特建造，引擎为俄罗斯的RD-180火箭引擎，第二节则是以液态氧及液态氢为燃料的半人马座火箭，某些衍生型装有捆绑式固态辅助火箭以增加酬载量，辅助火箭及第一节和第二节构成擎天神五号运载火箭。