U principu nije iznimno teško konstruirati međuzvjezdanu letjelicu: već smo napravili pet, a to su Pioneer 10, Pioneer 11, Voyager 1, Voyager 2 i New Horizons. Sve ove svemirske sonde kreću se brzinom bijega iz Sunčevog sustava i jednog će dana doći do drugih zvjezdanih sustava.
Problem s ovim letjelicama s praktične točke gledišta je da će svima njima trebati milijuni godina da dosegnu ove zvjezdane sustave. Iako ove sonde neće istraživati druge zvijezde u bliskoj budućnosti, neke od njih, posebno Voyager 2, već šalju podatke o sučelju između našeg solarnog vjetra (heliosfere) i difuznog međuzvjezdanog medija.
Ako želite izgraditi međuzvjezdanu letjelicu koja dosegne svoju ciljnu zvijezdu u razumnom vremenu, recimo, 50 godina, onda je za to potreban neki oblik pogona znatno snažniji od kemijskih raketa, koje su iznimno neučinkovite. Mogući izvori uključuju nuklearne, u impulsnom pogonu i varijante reaktora s nuklearnom plinskom jezgrom, solarna jedra, elektromagnetske lansere i pogonske sustave antimaterije. Iako bi pogon antimaterije i EM lanseri zahtijevali sofisticiraniju tehnologiju nego što imamo sada, mogućnosti nuklearnog i solarnog jedra nadomak su naše trenutne tehnologije.
U 70-ima je Britansko interplanetarno društvo napravilo detaljnu studiju dizajna međuzvjezdane sonde koja bi mogla stići do Bernardove zvijezde (6 svjetlosnih godina udaljena) za samo pedeset godina. Ovaj dizajn međuzvjezdane sonde koristio je nuklearni impulsni pogon, što znači da je bacao atomske bombe iza sebe, dopuštajući im da prenesu dio svoje energije na potisne ploče, što bi ubrzalo letjelicu naprijed. Na temelju njihovih proračuna, sonda bi mogla postići brzinu od 10% brzine svjetlosti. To je oko granice za nuklearni pogon.
S antimaterijskim ili elektromagnetskim lanserima mogu se postići brzine bliže svjetlosti. Tehnički izazovi za antimateriju uključuju njezinu proizvodnju u potrebnim količinama (danas možemo proizvesti samo pikograme antimaterije, za milijune dolara) i adekvatno je sadržavati. Izazovi za elektromagnetske lansere predstavljaju potrebnu energiju (u rasponu petavata) i duljinu (stotine kilometara) za lansiranje međuzvjezdane sonde do brzine svjetlosti.