রকেট ইঞ্জিনের কার্যক্ষমতার কেন্দ্রবিন্দু হলো এর দহন কক্ষ বা কম্বাশন চেম্বার। এখানেই জ্বালানি এবং অক্সিডাইজার একত্রিত হয়ে জ্বলে ওঠে এবং প্রচণ্ড চাপ ও তাপ উৎপন্ন করে, যা রকেটকে উপরের দিকে ঠেলে দেয়। এই কক্ষের নকশা এমনভাবে করতে হয় যেন এটি হাজার হাজার ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রা এবং শত শত বার (bar) চাপ সহ্য করতে পারে। এই চরম পরিস্থিতি সামলানোই হলো রকেট প্রকৌশলের সবচেয়ে বড় চ্যালেঞ্জ।

দহন কক্ষের আকৃতি সাধারণত একটি সিলিন্ডারের মতো হয়, যার এক প্রান্তে ইনজেক্টর প্লেট এবং অন্য প্রান্তে একটি সংকুচিত অংশ থাকে যা নজলের দিকে নিয়ে যায়। চেম্বারের আয়তন নির্ধারণের জন্য প্রকৌশলীরা একটি গুরুত্বপূর্ণ প্যারামিটার ব্যবহার করেন, যাকে বলা হয় ক্যারেক্টারিস্টিক লেংথ বা বৈশিষ্ট্যपूर्ण দৈর্ঘ্য ($L^*$)। এটি দহন কক্ষের আয়তন ($V_c$) এবং থ্রোট বা নজলের সবচেয়ে সরু অংশের ক্ষেত্রফলের ($A_t$) অনুপাত।

$L^*$ নির্ধারণ করে দেয় প্রপেল্যান্টগুলো দহন কক্ষে কতক্ষণ থাকবে। যদি $L^*$ খুব ছোট হয়, তাহলে জ্বালানি এবং অক্সিডাইজার পুরোপুরি মিশ্রিত হয়ে দгора সুযোগ পায় না, ফলে ইঞ্জিনের কার্যকারিতা কমে যায়। আবার, $L^*$ খুব বেশি বড় হলে চেম্বারটি অপ্রয়োজনীয়ভাবে ভারী হয়ে যায়, যা রকেটের পেলোড ক্ষমতা কমিয়ে দেয়।

ইনজেক্টর হেড বা ইনজেক্টর প্লেট দহন কক্ষের সবচেয়ে জটিল অংশগুলোর একটি। এর মূল কাজ হলো জ্বালানি এবং অক্সিডাইজারকে ছোট ছোট কণার আকারে স্প্রে করে ভালোভাবে মেশানো। মিশ্রণ যত ভালো হবে, দহন তত দ্রুত এবং স্থিতিশীল হবে।

বিভিন্ন ধরনের ইনজেক্টর ডিজাইন রয়েছে, যেমন ইম্পিঞ্জিং (impinging), পিন্টল (pintle) এবং কো-অ্যাক্সিয়াল (coaxial)। ইম্পিঞ্জিং ইনজেক্টরে জ্বালানি এবং অক্সিডাইজারের ধারাগুলোকে একে অপরের সাথে সজোরে ধাক্কা দেওয়া হয়, যা চমৎকার মিশ্রণ তৈরি করে। অন্যদিকে, পিন্টল ইনজেক্টর একটি পিনের চারপাশে জ্বালানি স্প্রে করে, যা নকশায় সহজ এবং বেশ নির্ভরযোগ্য।

ইনজেক্টরের নকশা সরাসরি দহন স্থিতিশীলতা বা কম্বাশন স্ট্যাবিলিটির উপর প্রভাব ফেলে। যদি জ্বালানি এবং অক্সিডাইজার সমানভাবে না মেশে, তাহলে চেম্বারের ভেতরে চাপের ভারসাম্যহীনতা তৈরি হতে পারে, যা মারাত্মক কম্পনের সৃষ্টি করে এবং ইঞ্জিনটি ধ্বংস করে দিতে পারে।

জ্বালানি এবং অক্সিডাইজারের ভরের অনুপাতকে O/F রেশিও বলা হয়। এটি ইঞ্জিনের কার্যকারিতা এবং দহন তাপমাত্রা নির্ধারণের একটি অন্যতম ফ্যাক্টর। রাসায়নিকভাবে নিখুঁত দহনের জন্য যে অনুপাত দরকার (স্টোইকিওমেট্রিক রেশিও), রকেট ইঞ্জিনে সাধারণত তার চেয়ে ভিন্ন অনুপাত ব্যবহার করা হয়।

বেশিরভাগ তরল-জ্বালানির রকেট ইঞ্জিন ফুয়েল-রিচ (fuel-rich) মিশ্রণে চলে, অর্থাৎ প্রয়োজনের তুলনায় বেশি জ্বালানি ব্যবহার করা হয়। এর কারণ হলো, অতিরিক্ত জ্বালানি দহনে অংশ না নিয়ে গ্যাস হিসেবে বেরিয়ে যায়, যা এক্সস্ট গ্যাসের গড় আণবিক ওজন কমিয়ে দেয়। হালকা গ্যাস বেশি গতিতে নির্গত হতে পারে, যা নিউটনের তৃতীয় সূত্র অনুযায়ী থ্রাস্ট বাড়ায়। এছাড়াও, ফুয়েল-রিচ মিশ্রণ দহনের তাপমাত্রাকেও কিছুটা কমিয়ে আনে, যা চেম্বারের উপাদানগুলোকে গলে যাওয়া থেকে রক্ষা করে।

সঠিক নকশার মাধ্যমে একটি দহন কক্ষ শুধুমাত্র प्रचंड শক্তিই তৈরি করে না, বরং সেই শক্তিকে স্থিতিশীল এবং নির্ভরযোগ্যভাবে নিয়ন্ত্রণও করে। প্রতিটি প্যারামিটার নিখুঁতভাবে গণনা করার মাধ্যমেই একটি সফল রকেট উৎক্ষেপণ সম্ভব হয়।