Konceptet kommer att kallas Vulcan och förväntas starta sin verksamhet 2019.
United Launch Alliance - det gemensamma företaget mellan Boeing och Lockheed Martin - flyger för närvarande Atlas och Delta raketer.
Dessa används rutinmässigt för att lofta Nasa vetenskap sonder, spion satelliter och andra amerikanska nationella säkerhetsuppdrag.
Med tiden kommer båda fordonen att pensioneras när de nya Vulcankomponenterna kommer igång.
Det första elementet som kommer att införas kommer att vara den första steg booster, som kommer att ha en helt ny, allt-amerikanska flytande bränsledriven motor.
Detta kommer att göra det möjligt för ULA att upphöra med sin användning av rysktillverkade raketmotorer från RD-180 – något som kongressen har förordnat.
Politiker på Capitol Hill ogillar det faktum att amerikanska nationella säkerhetsuppdrag lanseras med hjälp av rysk propulsionsteknik.
ULA föredrar att införliva en flytande metan-oxygen kraftenhet som för närvarande utvecklas av Blue Origin, rymdföretaget som drivs av Amazon entreprenör Jeff Bezos.
När den nya Vulcan booster gör sin debut, kommer den initialt att vara gift med den nuvarande Centaur övre delen av Atlas.
Men tidigt på 2020-talet kommer även detta att ersättas av en skräddarsydd övre scen som bör ge den nya raketen en prestanda som gör det möjligt att överskrida även Delta IV Heavy – den största, mest kraftfulla raketen i världen idag, som kan sätta upp till 25 ton i en lågjordisk omloppsbana.
Vulcanen kommer dock att bli betydligt billigare att bygga och driva.
"En Delta IV Heavy vid dagens lanseringshastigheter kostar ca $ 400m, ge eller ta, beroende på uppdraget och dess komplexitet. Jag förväntar mig fullt ut att nästa generations startsystem blir mindre än hälften så", säger Tory Bruno, VD och koncernchef för United Launch Alliance.
Vissa kostnadsbesparingar kommer att göras genom att återvinna och återanvända motorerna på första steget booster efter en flygning.
Tanken är att efter separation från den övre fasen skulle motorerna lossna från drivgastankarna och falla tillbaka till jorden och sätta ut en uppblåsbar sköld för att skydda dem från att brinna upp vid återinträde i atmosfären.
Fallskärmshoppare skulle då sätta i gång och en helikopter skulle svepa in för att plocka ut motorerna ur luften och återföra dem säkert till marken för service och återintegrering i en ny booster.
ULA kommer inte att säga hur mycket det vulcanska utvecklingsprogrammet kostar, men det kommer att kosta miljarder dollar.
ULA måste dock moderniseras. Den prioriterade status som den har haft med statliga kontrakt håller på att upphöra, och den står inför allt hård konkurrens – hemma, från ett tjuraktigt SpaceX-företag, vars billiga raketer vinner fördelar med Nasa och kommersiella satellitoperatörer, och utomlands, där både Europa och Ryssland flyttar till nya generationer raketsystem som syftar till att sänka sina startpriser också.
Företaget som utför de flesta av USA: s raketuppskjutningar har släppt detaljer om sin nästa generations fordon.