Чтобы добраться до Плутона так быстро, как только возможно, команде «Новых горизонтов» требовалось построить очень легкий космический аппарат и обзавестись мощной ракетой. Такое сочетание (вместе с гравитационным маневром в поле притяжения Юпитера) было способом добиться самой высокой возможной скорости для того, чтобы достичь границ Солнечной системы. В то время, когда начинался проект «Новые горизонты», в США не было достаточно мощной ракеты, готовой к эксплуатации, но в разработке находились две новые ракеты-носителя. Lockheed Martin строил новую тяжелую ракету «Атлас-5», а Boeing — «Дельту IV». Обе ракеты были громадные — более 60 м высотой каждая — и способны развить тягу в сотни тонн.
Boeing и Lockheed Martin жестко соперничали, сражаясь за контракты на каждый пуск. В 2002 и 2003 гг., когда аппарат только проектировался, NASA и команда «Новых горизонтов» тщательно выбирали между двумя ракетами, сравнивая, например, то, как на каждую из них устанавливается космический аппарат, а также их различные энергетические возможности, ускорение, условия воздействия вибраций и стоимость. В конце концов победила «Атлаc V», отчасти из-за того, что должна была быть готова раньше, и планировалось, что до 2006 г. пройдет больше ее пусков.
Для запуска «Новых горизонтов» была выбрана самая мощная версия «Атласа V», имеющая цифровое обозначение 551. Первая ступень этого монстра имеет высоту 32 м и 3,81 м в диаметре. На ней установлен мощный двигатель, построенный в России[17], внутри которого сгорают жидкий кислород и керосин. К первой ступени крепятся пять гигантских твердотопливных ракетных ускорителей, которые начинают работать одновременно с ней. Вместе им предстояло разогнать «Новые горизонты» (и верхние ступени ракеты) до гиперзвуковой скорости, превышающей 16 000 км/ч. В качестве второй ступени используется разгонный блок «Центавр». Он имеет высоту 13 м и дает тягу 10,1 т. На второй ступени стоит американский двигатель компании Aerojet Rocketdyne RL-10. Особенно важно, что «Центавр» можно запустить и остановить несколько раз, для того чтобы направить «Новые горизонты» на верный курс к Юпитеру.
«Центавр» и «Новые горизонты» венчал обтекатель ракеты, то есть носовой конус, разработанный для того, чтобы защитить аппарат от мощного напора, возникающего из-за набегающего воздушного потока во время старта. Для «Новых горизонтов» заказали самый легкий носовой конус, который позволял сэкономить вес и еще больше улучшить характеристики запуска «Атласа V» в конфигурации 551.