Технический облик А-4 в значительной мере определили теоретические работы по космонавтике, во множестве публиковавшиеся в первой трети XX века. Прежде всего это касалось выбора топлива. Специалисты довольно быстро поняли, что тогдашние виды твердого топлива из-за своей низкой энергетики явно не пригодны не только для полета к Луне, но и для обеспечения сверхдальней стрельбы.

Еще К.Э. Циолковский предложил обладавшую самоочевидными энергетическими преимуществами топливную пару «кислород—водород». Однако крайне низкая температура кипения жидкого водорода (всего на 20° выше абсолютного нуля) и малая плотность (0,071 г/см³) затрудняли его практическое применение и требовали огромных по объему баков, что отодвинуло практическое использование этого горючего на вторую половину XX века. Жидкий кислород также вскипал при низкой температуре -173°С, но был уже достаточно освоен как в производстве, так и в применении, а его плотность (1,14 г/см³) была значительно выше, чем у наиболее распространенного горючего — бензина. Разумеется, использование жидкого кислорода было также сопряжено с рядом сложностей. Для ракеты А-4 предстартовая потеря кислорода за счет испарения составляла 2 кг/мин. Считалось допустимым ждать пуска не более 20 мин с момента окончания заправки, после чего требовалось проводить дозаправку.

Первые эксперименты немецкие ракетчики провели с топливной парой «кислород—бензин». Однако на начальном этапе отработки жидкостных ракетных двигателей крайне остро стояла проблема охлаждения конструкции: ни один материал не был способен даже минуту выдерживать воздействие продуктов сгорания с температурой выше 3000° С.

Габаритные размеры ракеты А-4.	Стрингерно-шпангоутная клепаная наружная оболочка ракеты А-4.