Lớp vỏ có thể sử dụng nhiều loại vật liệu khác nhau. Bìa các tông được sử dụng cho các động cơ nhiên liệu rắn nhỏ sử dụng bột đen không khói, trong khi nhôm được sử dụng rộng rãi hơn cho các động cơ cỡ lớn đa nhiên liệu. Thép được sử dụng trong tầng khởi tốc của phi thuyền không gian. Các động cơ nhiên liệu rắn hiệu năng cao sử dụng sợi cacbon polymer dự ứng lực.

Vỏ phải được thiết kế sao cho chịu được áp suất và ứng suất của động cơ, kể cả ở nhiệt độ cao, vỏ bao gồm lớp vỏ chịu áp suất.

Để bảo vệ khỏi nhiệt từ khí nóng, còn có bổ sung thêm lớp cách nhiệt bên trong vỏ, giúp bảo vệ trong quá trình động cơ hoạt động, lớp này sẽ bị phá hủy dần để kéo dài tuổi thọ của vỏ động cơ.