Việc thiết kế bắt đầu với yêu cầu về lực đẩy, mà sẽ quyết định đến khối lượng nhiên liệu và chất oxy hóa. Hình dạng hạt nhiên liệu và thành phần hóa học sau đó sẽ được lựa chọn để thỏa mãn tính năng động cơ yêu cầu.

Những điều sau được chọn theo kinh nghiệm theo mô phỏng. Kết quả sẽ cho chính xác kích thước của hạt nhiên liệu, ống xả, và hình dạng vỏ tên lửa:

• Tốc độ cháy của Hạt nhiên liệu dự tính được, cho phép đưa ra diện tích bề mặt và áp suất buồng đốt.[cần dẫn nguồn]
• Áp suất buồng đốt được quyết định dựa theo đường kính miệng xả và tốc độ cháy của hạt nhiên liệu.
• Áp suất cho phép của buồng đốt là hàm số dựa theo thiết kế của vỏ ngoài.
• Khoảng thời gian đốt nhiên liệu được quyết định dựa vào độ dầy của mạng hạt nhiên liệu.[cần giải thích]

Hạt nhiên liệu có thể hoặc không được ép chặt với vỏ (bonded to the casing). Động cơ nhiên liệu rắn với vỏ thiết kế khó hơn vì sự biến dạng của bỏ và hạt nhiên liệu trong quá trình bay phải tương thích nhau.

Những kiểu lỗi của động cơ nhiên liệu rắn bao gồm sự đứt rạn của hạt nhiên liệu, sự thiếu kết nối lớp vỏ, và lỗ hổng không khí trong hạt nhiên liệu. Những điều này gây ra tăng tức thời trên bề mặt đốt cháy, làm tăng áp suất khí phụt, có thể làm vỡ nứt vỏ động cơ.

Một lỗi khác là mối hàn (seal) của vỏ, mối hàn là cần thiết trong trường hợp cần mở để nạp nhiên liệu rắn, một khi mối hàn bị rò rỉ, khí nóng sẽ bị thoát ra ngoài. Đây cũng chính là lỗi đã gây nên thảm họa tàu con thoi Challenger.