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长征五号系列实行模块设计，由直径为5米、3.35米和2.25米的三种模块构成。其中5米模块包含两台50吨级YF-77发动机（芯一级）或两台9吨级YF-75D发动机（芯二级），3.35米模块包含两台120吨级YF-100发动机，2.25米模块包含一台120吨级YF-100发动机。
模块化设计的好处是能够准确的通过需要，把不同模块组装成不同推力的火箭，以执行不同的任务。例如长征五号运载火箭系列中最强的型号，以两个5米模块主推进器，另配4个3.35米模块助推器。
长征五号作为中国新一代重型运载火箭发射系统，与欧洲的阿里安5型（Ariane 5）和美国的德尔塔IV型（Delta IV）重型火箭的性能并肩。该型运载火箭的设计目的主要是将商业卫星、空间站模块和深空探测器送入轨道。
2016年11月3日，长征五号遥一火箭搭载实践十七号卫星，在海南文昌发射成功，但发射过程中二级故障提前关机，但上面级通过延长燃烧时间成功把卫星送入预定轨道。火箭采用“远征二号”上面级，其动力为两台YF-50D发动机，推进剂为四氧化二氮与偏二甲肼。
此次采用芯一级两台50吨级氢氧发动机与四枚助推器各两台120吨级液氧煤油发动机组合起飞方案，10台发动机同时点火，起飞推力达1060吨。距离美国土星五号的近3000吨起飞推力，还存在一定差距。
2017年7月2日，长征五号遥二火箭搭载实践十八号卫星，因为一级故障，发射失败。公开资料显示，发射失利原因是，两台YF-77芯一级液氢液氧发动机其中一台出现了异常。
此前，天津航天长征火箭制造有限公司总经理陶钢接受记者正常采访时表示，通过对故障的定位、分析，已经查明原因，而且采取了有效措施。如今，长征五号遥三火箭又屹立在海南文昌发射场。
国内早已经想到自己在大推力火箭发动机研制方面的落后，除了确保“长征五号”计划顺顺利利地进行，还正着手研制单台推力达500吨的液氧煤油机及单台推力为200吨的氢氧机，这两型发动机，将是负责中国载人登月、火星考察的“长征九号”重型运载火箭的主力发动机。
从左至右依次为：土星五号、美国新一代SLS火箭、长征九号、美国蓝色起源公司的New Glenn火箭、SpaceX公司的Starship火箭
今年3月，由中国航天科技集团六院研制的500吨液氧煤油发动机燃气发生器-涡轮泵联动试验取得成功。
目前，世界上超过500吨级液体火箭发动机仅有两款，一款是美国F-1火箭发动机，这是美国阿波罗登月的土星五号运载火箭的芯一级动力。另一款是俄罗斯的RD-170，这是迄今为止推力最大的火箭发动机，最大推力达到840吨，不过包含四个燃烧室。
去年11月份，在珠海航展上，俄罗斯动力机械科研生产联合体展示了RD-180火箭发动机（RD-170的燃烧室减半）。该公司的总经理伊戈尔·阿尔布佐夫在接受记者正常采访时表示，希望中国可以引进RD-180发动机。因为RD-180推力达400吨，能够完全满足当前的载人登月任务需求。
冷战结束后，美国航天部门的预算大幅削减，急需一款稳定性很高价格实惠公道的火箭发动机，所以俄罗斯的RD-180发动机成为美国航天部门采购的对象。2018年1月，据Ars Technica（美国一家从事技术新闻深度报道的网站）报道，自2014年克里米亚危机以来，美国国会一直加大对本国航空航天业的压力，要求其终止使用俄罗斯生产的火箭发动机。一些议员要求联合发射联盟公司在其“宇宙神V号”运载火箭中不再使用俄制RD-180发动机。
联合发射联盟公司计划在下一个10年初期过渡到使用美国国产发动机，采用其他已经飞行或很快就要上线的美国火箭，俄制RD-180发动机的制造商正在寻求别的市场。Ars Technica报道称，中国对这一发动机感兴趣，但不想购买成品发动机，而是希望获得生产技术许可。
美国开始弃用RD-180发动机，俄罗斯开始同中国商谈火箭发动机领域的合作。不过，随着中国自己的500吨级火箭发动机的研发不断推进，可能意味着中国不需要引进俄罗斯的RD-180。
1990到2010年之间，中国将有限的航天资金，集中在载人航天（神舟与天宫系列）与探月工程建设项目上，具体到运载火箭分系统的研制上，主要是对长征二号、三号液体火箭的进行改进，但推力性能无本质提升。
为全面提高中国火箭的整体性能，通过多年技术攻坚，作为长征五号运载火箭动力的YF-100、YF-77大推力发动机早已研制成功。如今，克服此前发射失利的长征五号，又一次屹立在海南文昌发射基地，成功复飞。但是，长征五号并非中国航天的终点，更强大的长征九号重型运载火箭搭载着“载人登月”梦想，也已离我们不远。
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