高温高圧に耐える必要がある固体ロケットの外殻（モーターケース）は、一般のミサイル・ロケットや重量軽減の要求が大きくない衛星打ち上げロケットのブースターの場合、安価で強度のある高張力鋼が用いられることが多い。上段キックモーターのような軽量化の要求がある場合、チタン合金などでモーターケースを製作することもある。また、ガラス繊維や炭素繊維のフィラメントを円筒状に巻いた繊維強化プラスチック製の軽量なモーターケースもあり、はじめ大陸間弾道ミサイル (ICBM) や潜水艦発射弾道ミサイル (SLBM) などの軍用の大型固体ロケットで実用化されたが、より小型の軍用ロケットモーターや、アメリカのアテナロケットや日本のH-IIAのブースターSRB-A、M-Vの2段目・3段目などの衛星打ち上げ用ロケットへも適用が進みつつある。
なお、固体燃料ロケットの外殻は熱に強い素材で出来ているとは言え、燃焼ガスの温度に晒されて耐えられるほど強くはない。そのために燃焼ガスの温度から保護するためには固体燃料自身が用いられる。 筒状になった燃料が燃焼した時に発生する熱がまだ燃焼していない固体燃料を溶かし、蒸発させる。この際の気化熱によってロケット自身がとてつもない熱から保護されるのである。
モーター下部のノズル、特に開口面積がもっとも絞られているスロート部は直接ガスと触れ合って激しい熱にさらされるため、黒鉛や炭素繊維強化炭素複合材料などの耐熱性の良い材料が用いられる。
燃料の充填
燃焼圧力に耐えるため、固体燃料ロケットのモーターケースの多くは円筒形であるから、モーターケースの中に充填される固体燃料の形状もまた円筒形となることが多い。燃焼途中に燃焼そのものの制御を行うことは難しいが、燃料充填の際に充填する形状を調整し、燃料が燃焼する表面積を制御することで点火後の時間経過と推力とのパターンを調整することができる。
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例えば、円筒状に充填した燃料を端面からのみ燃焼させれば比較的小さな一定推力を長時間発生させるし、円筒状の燃料内部に円形の穴を開けてマカロニ状の形状にすると、燃焼にしたがって燃料の表面積が増すから時間経過に伴って推力は増大する。燃料内部の穴が星型であれば端面燃焼に比べて燃料表面積は増えるが時間経過によってその面積はあまり変化しないので大きな一定の推力を短時間で発揮する。この他にも、円筒形、星型、三角形の溝を掘った円筒形などの形状の燃料外面に点火する外面燃焼、内孔のある多数の円筒形燃料をまとめて点火し全面燃焼とするマルチ・グレイン、または円筒形燃料に多数の内孔を開けて同時に点火しより大きな燃料表面積と推力を得るマルチ・パーホレーションなどが用いられ、これらを適宜組み合わせて燃料の充填形状を調整することによって要求に見合う推力パターンのロケットモーターを製作できる。
ミサイルなど、一定の推力で長時間燃焼する必要がある場合は端面燃焼が用いられ、衛星打ち上げロケットの第1段やブースターのように短時間に大推力が必要な場合はマルチ・パーホレーションが用いられる。
もし燃料の製造工程で気泡が混じったり、運搬時の衝撃や震動、保管時の急激な温度変化で燃料にひびや「す」が入った状態で燃焼が始まると、燃焼面積の増加から燃焼ガスの圧力が急上昇し、ロケット本体が破壊されることがある。