Parce qu'ils peuvent être plus énergiques que l'énergie potentielle qu'un combustible chimique permet, certains concepts de fusée alimentée par laser ou micro-ondes ont le potentiel de lancer des véhicules en orbite, en une seule étape. Dans la pratique, ce domaine est relativement peu développé, et de la technologie actuelle est loin de cela.
Le premier étage de LGM-25C Titan II avait le rapport de masse requis pour des capacités de lanceur monoétage avec une très petite charge utile. Un étage de fusée n'est pas un lanceur complet, mais cela démontre qu'un lanceur monoétage durable est probablement réalisable avec la technologie de 1962.
Une étude détaillée sur les lanceure monoétage a été préparé par Space Division de Chrysler Corporation en 1970-1971 en vertu du contrat NAS8-26341 de la NASA. Leur proposition (Shuttle SERV) est un énorme véhicule de plus de 50 000 kg de charge utile, en utilisant des moteurs à réaction pour l'atterrissage (vertical). Bien que les problèmes techniques semblaient être résolus, l'USAF a exigé une conception ailée (pour cross range) qui a conduit à la Navette que nous connaissons aujourd'hui.
Le démonstrateur de technologie DC-X sans pilote, à l'origine développé par McDonnell Douglas pour le programme d'Initiative de défense stratégique (IDS), a été une tentative de construire un véhicule qui pourrait conduire à un lanceur monoétage. Le véhicule d'essai a été exploité et entretenu par un équipage minuscule de trois personnes basée d'une remorque, et l'appareil a été relancé une fois moins de 24 heures après l'atterrissage. Bien que le programme de test n'a pas été sans encombre (y compris une explosion mineure), le DC-X a démontré que les aspects d'entretien du concept étaient sains. Ce projet a été annulé quand il s'est écrasé au quatrième vol après le transfert de la gestion de l'Initiative de Défense Stratégique à la NASA.
L'Aquarius Launch Vehicle a été conçu pour apporter du fret en vrac en orbite à un cout aussi bas que possible.
Les projets actuels de lanceur monoétage privés sont le projet japonais Kankoh-maru et le Skylon britannique.
Lorsque la gravité est moins importante que sur Terre, l'exercice est moins difficile. Sur la Lune la mise en orbite, qui nécessite d'atteindre une vitesse orbitale de de 1,08 km/s contre 7,8 km/s et où l'atmosphère ne vient pas freiner l'ascension, le module Lunaire d'Apollo, tout comme plusieurs sonde spatiales soviétiques ont pu se placer en orbite sans avoir à larguer d'étage.