Juno I được chế tạo từ tầng đầu tiên của tên lửa Jupiter-C, dựa trên tên lửa PGM-11 Redstone; với việc bổ sung thêm ba bể chứa nhiên liệu rắn của tên lửa MGM-29 Sergeant nhằm cung cấp đủ lực đẩy cần thiết để tên lửa đưa được vệ tinh lên quỹ đạo. Tầng thứ tư của tên lửa được gắn trên đỉnh của tầng thứ 3, và được phóng đi sau khi động cơ tầng ba đốt cháy hết nhiên liệu, đẩy tầng bốn cùng với tải trọng di chuyển với vận tốc 8 kilômét trên giây (29.000 km/h; 18.000 mph). Ống cùng với tầng tên lửa thứ tư được thiết lập quay trong khi tên lửa ở trên bệ phóng để cung cấp lực cho con quay hồi chuyển thay cho hệ thống dẫn đường cần phải có cánh gạt, gimbal hoặc động cơ vernier. Hệ thống này được thiết kế bởi Wernher von Braun vào năm 1956 phục vụ cho chương trình Orbiter, khiến cho các tầng bên trên không cần có một hệ thống dẫn đường. Đây là cách làm đơn giản nhất để đưa một tải trọng lên quỹ đạo mà không có hệ thống dẫn đường ở các tầng trên, tải trọng sẽ có thể không được đưa vào vị trí chính xác trên quỹ đạo. Cả hai tên lửa Juno-I (4 tầng) và Jupiter-C (3 tầng) có cùng chiều cao là 21,2 m, tầng đẩy thứ tư của Juno I được bọc bên trong mũi nón côn của tầng thứ ba.