十一五末、十二五期间，我国将建设空间站，并实施绕月、登月等计划。目前，我国运载能力最大的长征2F火箭将无法完成这些任务，因此有必要研制能够运送25吨载荷的新一代重型运载火箭——长征五号。长征五号运载火箭将主要承担载人航天工程的二期、绕月三期、登月等工程任务，而首次发射不会直接搭载飞船或者绕月卫星。

长征五号火箭将分为两种型号，载人型号和不载人型号，其中不载人型号的可靠性要比长征2F火箭略低一些，而载人型号的可靠性会高一些。长征五号同样是我国完全自主研发的火箭，其中有多项技术创新。创新后的长征五号火箭发动机将有很大改进，除了运载能力加强，还将首次使用液氢液氧、液氧煤油的发动机，可以首次实现无毒无污染发射。