Statki kosmiczne podlegają szerokim wachlarzom zmian temperatury, ciśnienia i przyspieszenia, a materiały, z których są zbudowane, głównie tytan, wanad i skomplikowane kompozyty, muszą wytrzymać te ekstremum bez strukturalnej awarii. aby być silnym, materiały kosmiczne również muszą być lekkie, ponieważ koszt podnoszenia ładunków w kosmos jest jednym z głównych czynników ograniczających misje.
Tytan jest pod wieloma względami idealnym materiałem do budowy statków kosmicznych. Jest mocny, lekki i odporny na ekstremalne zmiany temperatury i ciśnienia. Istnieją ograniczenia co do tolerancji tytanu, a NASA zawsze była skłonna używać znacznie bardziej egzotycznych materiałów do budowy swoich sond i załogowych statków kosmicznych.
Materiały kompozytowe są popularnym wyborem dla podpór konstrukcyjnych i paneli kadłuba. Kompozyty, takie jak arkusze z włókna węglowego i kevlaru, mogą być syntetyzowane w celu spełnienia wymagających norm i dostosowane do dokładnych specyfikacji budowanego komponentu.
Aluminium jest również powszechnym składnikiem wtórnych systemów kosmicznych. Podobnie jak tytan, aluminium jest lekkie i mocne, choć nie w tym samym stopniu. Zewnętrzny zbiornik paliwa wykorzystywany przez prom kosmiczny jest wykonany w większości z aluminium, chociaż nie jest wymagane, aby podróż odbyła się w kosmos dzięki temu przenośnikowi.
