結構類型
德爾塔IV型火箭系列有三種主要結構或類型：中型；中型+（4.2、5.2和5.4版）；重型。每種結構都裝有的第一級（火箭底部的2/3）和第二級（火箭頂部的1/3）火箭，前者包括燃料箱和主發動機，後者包括二級發動機、燃料箱、載運物和各種電子設備。
中型火箭的第一級包括由RS-68發動機提供動力的一台通用助推核心(CBC)。它的第二級由RL10B-2發動機提供動力，同時還包括各種操作和控制高度的電子設備，例如德爾塔II型中使用的冗餘慣性飛行控制組件系統(RIFCA)以及燃料箱和氧化劑箱。
中型+火箭的第一級除了含有與中型火箭相同的組件外，還有兩個或四個直徑為1.5米的固體火箭捆綁式石墨環氧發動機(GEM)。所有中型+火箭都使用RL10B-2發動機向第二級提供動力，但是5.2和5.4版比中型和中型+4.2版擁有直徑更大的燃料箱和更長的氧化劑箱。
重型火箭看起來就像一個超級火箭。它不但擁有主要的通用助推核心，還包括兩個附加的捆綁式助推器。這三個助推器各自裝有的RS-68發動機。重型火箭的第二級還有一個直徑為5米的燃料箱和直徑為5米的載運物設施配件。
工作原理
第一級的目标隻有一個：使火箭離開地面。每個通用助推核心(CBC)的底端部分都有一台RS-68發動機。中間部分包括燃料箱，裡面裝有液态氫和液态氧。對于兩個捆綁式助推器來說，這就是全部構造。它們隻是為了提供将沉重的載運物送入軌道所必需的額外燃料和發動機。
雖然RS-68發動機最近才應用于德爾塔IV型火箭系列，但它的效率卻比其所代替的液态氧/煤油發動機高出30%。它的部件較少，因此可靠性更高，成本更低。而且RS-68發動機還是環保型的，因為它産生的唯一副産品隻是蒸汽。在發射時，RS-68發動機會産生2,891千牛頓的推力。在三個助推核心的幫助下，德爾塔IV型重型火箭可以将23,040公斤的載運物送入近地軌道。它“最親近的兄弟”，德爾塔IV中型+火箭（5.4版）可以将11,475公斤的載運物送入相同軌道。
裝配發射
德爾塔-4運載火箭在水平綜合設備廠（Horizontal Integration Facility）進行裝配，發射地點則是在卡納維爾角LC-37B發射台，另一座發射台在範登堡空軍基地SLC-6發射台。
發射過程
一次發射首先是點燃三個RS-68主發動機，然後升空。幾分鐘内，捆綁式助推器被投棄（離開主火箭體），此時它們的燃料已經用完并且完成了将火箭從地面發射的任務。随後，連接在中央助推器上的主中央發動機關閉，并且主CBC（由主發動機、下部的燃料箱以及連接第一級和第二級的段間組成）底部的2/3部分也被投棄。剩下的第二級火箭（主要由燃料箱、RL10B-2發動機、導航電子設備和載運物組成）都被稱為整流罩的錐形保護物包住。
與第一級相比，第二級火箭像個坐在壯漢肩上的芭蕾舞女演員。雖然它沒有三個助推器發動機那麼大的能量，但它具備的能量、平衡性和精确性可以處理更為精密的任務——将人造衛星送入準确軌道。第一級部件抛棄後，第二級将點燃發動機并抛棄起保護作用的整流罩。随後二級發動機關閉(第二階段-1)，在此階段RL10B-2發動機被關閉，火箭在高空滑行期間用推進器進行第二階段調整。此時，航空電子設備和姿态控制系統在整個第二階段提供導向。冗餘慣性飛行控制組件系統幫助火箭将載運物送入正确軌道。
德爾塔IV型重型火箭在2004年12月21日首次飛行時，攜帶了三顆人造衛星，即主要的重量模拟衛星(DemoSat)和兩顆輔助的高校研究衛星（被合成為極微衛星-2）。在首次飛行的高空滑行期間，極微衛星-2被激活并釋放。
随着極微衛星2号的釋放，發動機進行兩次重新啟動并關閉（第二階段-2和第二階段-3）。這樣做可以在第二階段保存部分能量。
由于德爾塔IV型重型火箭效率非常高，因此它攜帶的燃料，可以保證它在幾乎所有高度和軌道部署衛星。另外，由于第二級發動機完成了大部分定位工作，并可以将它們的載運物精确送入軌道，因此衛星可以消耗較少的能量，并利用多餘燃料延長自身功能的運行時間。第二級到達預定軌道後，載運物重量模拟衛星（現在可以維持自己的軌道）被激活并從載體分離。
未來發展
“德爾塔—Ⅳ重型”運載火箭的載人飛行不會立刻為波音公司帶來效益，但從長遠來看，會使波音公司擺脫美國空軍，因為波音公司使用從洛克希德公司盜竊的“阿特拉斯Ⅴ”項目文件而被實施10億美元的制裁。
2004年12月21日，德爾塔IV型火箭系列最新的成員在佛羅裡達州卡納維拉爾角空軍基地發射升空，這也是它的首次飛行。大約六小時後，火箭釋放了它的載運物并完成了此次任務。遺憾的是，火箭沒能到達正确軌道。後來科學家們查看數據時，認定第一級火箭的燃燒時間沒有達到預期長度。但是，在使用了這麼多新型和升級型技術的情況下，隻有一件事出錯，應該說是瑕不掩瑜。德爾塔IV型重型火箭第一次試飛完成了所有主要測試目标，是一次成功的飛行。
波音公司正在研究方案以改進德爾塔IV型重型火箭并研制德爾塔系列的下一代産品。其中一些變化包括RS-68主發動機的改進、給三個主推核心增加GEM以及燃料密度和通道的改進。
2016年12月8日，搭載美軍WGS-8寬帶通訊衛星的“德爾塔IV”型(Delta IV)火箭從美國佛羅裡達州卡納維拉爾角航天發射場發射升空。火箭将WGS全球寬帶衛星通信系統中的第8顆衛星送入地球靜止軌道。
優勢所在
與航天飛機的數據對比
美宇航局的航天飛機與以前的巨型火箭相比顯得十分“渺小”，但在其28年的飛行曆史上，這種載人航天工具的成就同樣輝煌。美宇航局現役航天飛機共有三駕：“發現”号、“亞特蘭蒂斯”号和“奮進”号。在地面，航天飛機從機鼻到機尾長約122英尺(37米)，高56英尺(17米)，翼展約為78英尺(23米)。
發射時，航天飛機下面是相當于15層樓高的外挂燃料箱，兩側是兩個固體火箭推進器。安放到發射台以後，航天飛機從外挂燃料箱頂部到兩個固體火箭推進器尾部高184英尺(56米)。航天飛機有一個長60英尺(18米)、寬15英尺(4.5米)的有效載荷艙。軌道器可以将大量有效載荷送入地球軌道，使得航天飛機成為唯一能向國際空間站運送大型片段的航天器。十多年來，國際空間站建設始終占據着航天飛機飛行的主要日程。
自1981年“哥倫比亞”号首飛以來，航天飛機迄今共實施了128次發射任務。不幸的是，期間發生了兩次意外：第一次是“挑戰者”号航天飛機失事，1986年1月，由于固體火箭推進器的O形密封圈發生洩漏，“挑戰者”号發射後不久即爆炸解體，機上7名宇航員全部遇難。第二次是“哥倫比亞”号航天飛機失事，2003年2月，由于航天飛機熱屏蔽系統在發射時遭到損壞，“哥倫比亞”号在返回地球大氣層時發生爆炸，機上7名宇航員也全部喪生。
每次事故發生之後，美宇航局都停飛所有的航天飛機，對其安全性能進行改進。美宇航局官員表示，由于有了安裝在頂部的密封艙和發射逃逸系統，新一代“戰神1号”火箭比航天飛機設計安全了許多。美宇航局官員透露，除了定于27日的“戰神I-X”火箭試飛外，發射逃逸系統也将在2010年開始接受檢測。
衍生型号
德爾塔-4運載火箭有五種衍生型：德爾塔-4中型運載火箭，德爾塔-4中型+運載火箭（内有三種衍生：（4,2）、（5,2）、（5,4），數字前者代表整流罩的外直徑，後者則代表小型固态火箭支數），還有德爾塔-4重型運載火箭，多樣化的型式是為了符合特殊的酬載物尺寸，德爾塔-4運載火箭是首要符合美國軍方需求的運載火箭。
