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  一個常見的定義是飛行超過海拔100公里高度,這個由國際航空聯盟所定義的高度通稱為卡門線,因為在此高度維持飛行升力所需的速度超過軌道速度 。美國軍方及NASA則頒發太空人徽章給飛行高度超過50英里(80.47公里)的飛行員,雖然美國國務院似乎並不支援區分一般飛行及太空飛行。

  從軌道方程式可知道自由落體的軌跡是一個部分的橢圓軌道。 近地點的距離小於包括大氣層在內的地球半徑"R",因此這個橢圓與地球相交,太空船不可能繞地球一圈。 橢圓主軸是垂直的,半長軸 "a" 大於 "R"/2。 軌道比能(specific orbital energy) formula_1 可計算為: formula_2  其中formula_3是標準重力引數。  "a" 幾乎永遠大於 "R",代表formula_1小於完整軌道需要的最小值formula_5 因此比起剛好讓太空船進入太空,所需的淨額外比能(net extra specific energy)介於0到 formula_6之間。

  一個洲際飛行的加力飛行階段為3至5分鐘,自由落體中端階段約25分鐘。一個洲際導彈大氣重返階段大約2分鐘,而觀光太空飛行所需的軟著陸則需時更多。  次軌道飛行也可能持續數十小時。NASA第一個太空衛星先鋒1號原本目標是月球,但一個錯誤使它變成次軌道飛行,最終在發射43小時之後重返地球大氣。

  雖然有極多可能的次軌道飛行剖面圖,以下列出常見的剖面圖。

  彈道導彈是最先達到次軌道飛行的物體。第一個進入太空的彈道導彈是1942年10月3日德國V-2火箭達到60英里高度(97公里)。接下來在1950年美國及蘇聯同時基於當時佩內明德的科學家及V-2的基礎發展洲際導彈。現在有許多國家都擁有洲際導彈,還有更多國家擁有遠端彈道導彈。

  次軌道載具的一個主要用途是作為科學研究的探空火箭。科學用途的探空火箭起源於1920年代羅伯特·戈達德發射的第一枚液態燃料火箭,雖然當時的火箭並未進入太空。近代的探空火箭則起源於1940年代末期德國V-2火箭。今日的市場上有各個國家不同供應商提供的各式各樣探空火箭。一般來說,研究人員希望能在微重力大氣層之上進行實驗。曾經有報導指出研究人員多次希望在SpaceShipOne上太空進行實驗,但都被拒絕,並被告知SpaceShipTwo才提供此服務。.

  諸如X-20等研究指出半彈道次軌道飛行(semi-ballistic sub-orbital flight)可以在1小時內從歐洲到北美。  然而,能達到這個目標的火箭大小將可比擬洲際導彈。洲際導彈所需的ΔV稍微少於達到軌道速度,因此所需代價稍低,但差異不大。 由於成本極高,這種運輸方式一開始只能侷限在高價值,非常急迫的快遞,或者是超高階私人專機,極限運動或是軍隊快速反應功能。  SpaceLiner是一高超音速次軌道太空飛機概念,可以運送50位乘客在90分鐘內由澳洲抵達歐洲,或100位乘客在60分鐘內由歐洲抵達美國加州。 此概念主要挑戰在於增加各項零件的穩定度,特別是引擎,才有可能作為用於每天皆可飛行的客機。

  海拔高度超過100公里以上

  維珍銀河、XCOR、Armadillo Aerospace、Blue Origin以及Masten Space Systems等私人公司都對次軌道飛行很有興趣。  NASA等單位正在實驗Scramjet的高超音速技術也可望符合次軌道飛行的標準。  非營利組織如ARCASPACE(羅馬尼亞太空人及航太協會)還有Copenhagen Suborbitals也曾嘗試過以火箭發射次軌道飛行任務。
次軌道太空飛行是進入了太空,但因其飛行軌跡與大氣層或地球表面相交而無法完成一週軌道飛行的太空飛行。