早期的洲际弹道导弹综合使用了无线电指令和惯性制导方式，这种方式不尽如人意，尤其是无线电指令制导系统易遭外界干扰或破坏。美苏两国在早期的导弹计划中都采用全惯性制导系统来提高命中精度和可靠性。如今，洲际弹道导弹大都采用复合制导方式，即惯性制导、GPS制导和地形匹配制导等。
后助推飞行器
后助推飞行器是洲际弹道导弹上分导式再入飞行器的运载器，又称分导式再入飞行器母舱。它也能用于运载诱饵、干扰物和其他突防装置。后助推飞行器可以在再入飞行器释放出来沿无动力的弹道飞向预定目标前为其增加一定的射程。
再入飞行器
携载弹头飞向预定目标的容器就是再入飞行器。目前洲际弹道导弹可以携载10个或者更多的再入飞行器，打击分布广泛的目标。因此，再入飞行器的数量越多，每枚导弹所能打击的目标也就越多。
弹头（亦称战斗部）
洲际弹道导弹的弹头一般都是核弹头。洲际弹道导弹问世后，核聚变弹头进一步发展，使弹头进一步小型化，并便于使用多弹头。弹头抗核辐射效应的能力更强，结构上也得到加固，可以承受地面冲击力，从而导致人们研制出用于摧毁特别坚固目标的钻地弹头。但是弹道导弹的弹头并不一定必需是热核弹头，甚至不一定是核弹头。随着导弹命中精度的提高，弹道导弹也可能携带精确制导和摧毁面状目标的常规弹药。
基地设置方式
鉴于当时的技术状况和导弹部署的急迫需要，早期的洲际弹道导弹都是从地上发射平台发射的。由于早期的洲际弹道导弹命中精度较差，而且轰炸机到达同一目标的速度较慢，这种设置方式在初期尚能满足人们的需要。但是随着洲际弹道导弹命中精度的提高以及部署数量的增加，加强洲际弹道导弹设置基地的安全成为对抗双方关心的重点。由于地下发射井易遭打击，因而转而发展陆基机动、海上机动发射和空中机动发射洲际弹道导弹。
指挥与控制
在现有的战略进攻武器系统中，洲际弹道导弹占有一项优势，即最高指挥当局能对洲际弹道导弹的授权发射加以控制，确保防止未经批准就擅自发射导弹。美国、苏联、法国、英国和中国都为各自的弹道导弹部队建立了严格的指挥控制与通信系统。
飞行阶段
洲际弹道导弹发射后可以区分成下列三个飞行阶段：
推进加速阶段
从火箭发动机点火开始，飞行时间3～5分钟不等（固态燃料火箭的推进加速阶段短于液态燃料火箭），本阶段结束时导弹一般处于距地面150到400千米的高度（依选择的弹道不同而变化），燃料烧尽时的速度通常为7千米/秒。
中途阶段（亚轨道飞行阶段）
本阶段约25分钟，期间洲际弹道导弹主要在大气层外沿着椭圆轨道作亚轨道飞行，轨道的远地点距地面约1200千米，椭圆轨道的半长轴长度为0.5～1倍地球半径，飞行轨道在地球表面的投影接近大圆线（之所以是“接近”而非“重合”是由于飞行期间地球本身自转造成的偏移）。
在本阶段携带多弹头重返大气层载具或者是分导式多弹头的洲际弹道导弹会释放出携带的子弹头，以及金属气球、铝箔干扰丝和全尺寸诱饵弹头等各种电子对抗装置，以欺骗敌方雷达。
再入大气层阶段
从距地面100千米开始计算，飞行时间约2分钟，撞击地面时的速度可高达4千米/秒（早期的洲际弹道导弹小于1千米/秒）。
发射方式
潜射型/海基型
所谓潜射型，就是指将导弹弹体安装在潜水艇中（一般是核潜艇），进行发射。
潜射型弹道导弹是一个国家真正的杀手锏。具有全球到达（核潜艇可以连续巡航上万海里、几个月不浮出水面）、全球打击（导弹一般具有上万千米的飞行弹道）、隐蔽性高苏联台风级核潜艇，是世界上最大的核潜艇（超过水下300米的深度）和二次打击能力。最典型的例子莫过于美国的三叉戟核潜艇和苏联的台风级核潜艇。
但潜射型导弹一般受到潜艇自身高度、宽度和载重量的影响，比较粗短，而且导弹的弹体周围必须要有一个保护壳，来承载巨大的水压。因此导弹弹体比较小。发射时一般由潜艇把发射浮筒发射出舱，壳体上浮至离水面数米处，启动点火程序，保护壳内的导弹点火、冲出水面，通过地磁和GPS天线自行调整弹道曲线。
陆基型
一定意义上说，陆基型导弹才是真正的“洲际”，因为陆基型导弹可以不考虑体积对周围环境影响的因素。这种导弹发射距离最远，反应时间最快，自我保护能力也最强。
陆基型导弹发射井，所有陆基型导弹都需要一个发射井。原子弹发明后，洲际弹道导弹都具备了发射核弹的功能。因此，为了自身具有反击能力，发陆基型洲际导弹发射井射井井壁很厚且深埋地下。一般都能够在自身遭受核弹攻击后根据预先设定的程序自行启动，实施核反击。因此，陆基型洲际弹道导弹具备二次打击能力。
所有的宇航用发射架都适合发射洲际弹道导弹，但洲际弹道导弹的发射井却未必适合用于航天项目。因为作为战争机器，洲际导弹需要的是在最短的时间内发射出舱，并通过大气层外的高速滑翔飞向敌战区。因此，发射震动很大，且自身体积越小越好。而且宇航用发射井主要用于民用和科学实验，不具备自我保护能力。
车载型
车载型具有良好的机动性和隐蔽性具有全球打击能力，包括汽车和火车。但车载型由于受到车体自身大小和载重量的限制，一般限于机动作战用。汽车型发射最典型的莫过于俄罗斯的“白杨”系列导弹，目前是白杨M型（发射车为8轮）。火车型则是俄罗斯的SS-24“手术刀”型，和美国的MX“和平卫士”型。
打击精度
打击精度是另一个普遍关心的问题。将打击精度提高一倍意味着摧毁同样的目标，需要弹头的重量（爆炸当量）可以降为原来的1/4.打击精度受到制导系统和掌握的实时地球物理学信息的限制。一些分析人士认为，多数政府支持的定位、导航、测绘系统，如GPS、Seasat（海洋观测卫星）等等，都具有向洲际弹道导弹提供诸如重力异常等信息的功能，以提高它们的打击精度。
除配备空间导航系统外，现代的战略导弹还配有专用的高速集成电路，综合导航系统和装在导弹上的各种传感器得到的数据，以每秒数千到上百万次的速度实时求解导弹的运动微分方程，将结果返回助推器以便修正轨道偏差。导弹运行数据的读取按照发射前默认的时间表进行。
适用条件
燃料
导弹适用性的限制因素之一是火箭推进段使用何种燃料。如今多数助推器使用的是固体燃料，因为固体燃料可以在弹体中存放的时间较长，稳定性较高，随时都可以点火发射。
而最早期使用的液体燃料则因为其性质的不稳定与高腐蚀性，无法长时间储存在弹体当中需要在发射之前再注入火箭，同时注入的时间相当的长，据估计至少要两个小时。这不但大大影响了导弹的反应时间，还可能造成目标的暴露（给导弹加注燃料的过程对于现代空间侦察技术而言是很容易被发现的），在实战中可能还未发射就已被敌军摧毁。
由于苏联在大推力固体燃料火箭开发上一直有技术困难，相对在液态燃料的研究上有相当的成就与进展。后期苏联使用的液态燃料改进为能够在弹体内储存长达7年的时间，这个时间差不多等于导弹本身需要取出大修的时刻，因此在部分需求上算是满足高适用性的要求。然而基于其他技术与性能方面的要求，最终苏联还是与美国一样都以固态燃料作为主要的推进动力来源。
探测
洲际弹道导弹在发射后先经过推进加速阶段。此一阶段结束时，助推器将与弹头（战斗部）分离，弹头进入无推力的亚轨道飞行阶段，沿着以地球中心点为焦点、并于地球表面相交的椭圆轨道飞行。
在这个阶段中，导弹飞行于大气层之外，不对外界释放出任何物质，一般无法被敌方探测到。这一阶段弹头的飞行速度达到7千米/秒，很难进行拦截。资料显示，许多导弹在此阶段还会释放出铝化气球、电子噪声发生器等干扰设备，为突防敌方雷达作准备。
温度
到了再入大气层阶段，高速飞行的弹头与空气发生摩擦会令弹头温度急剧升高。所以洲际导弹的弹头外表都要加有热防护层，以保护弹头不致过热。
早期洲际导弹的防护层一般是绝热性能很好的胶合板，这种材料的比强度（单位质量材料的强度）可与碳纤维增强环氧树脂复合材料相媲美，在高温下焦化速度较慢。
现代洲际导弹的防护层多为热解石墨（又称“定向石墨”），这是一种沿一个方向导热性能极好，而沿另一个与之正交的方向几乎不导热的新型材料，可以有效地保护弹头不受高温破坏。
代表型号
美国地对地洲际弹道导弹
美国研制的第三代地对地洲际弹道导弹。该导弹对目标选择更灵活，命中精度高，并具有较强的生存能力和突防能力。
“民兵Ⅲ”导弹，1966年开始研制，1970年装备部队。前三级采用固体火箭发动机，末助推级采用液体火箭发动机。弹长18.26米，弹径1.67米，起飞重量35.4吨，携带装3个弹头的分导式多弹头，每个子弹头威力为17.5万吨TNT当量，射程9800至13000千米，命中精度185至450米。