在行星际空间飞行的人造天体称为行星际飞行器，包括飞向和绕过行星的飞船﹑击中行星（硬着陆和软着陆）的火箭和行星的人造卫星等。行星际飞行器的轨道设计通常采用数值方法计算（见天体力学数值方法），而分析方法则主要用于定性研究，同时为数值方法提供近似轨道。

行星际飞行器的运动基本上可以认为是在地球﹑太阳和其他行星引力作用下的限制性多体问题。以从地球出发到目标行星为例，利用引力的作用范围可以简化为三个阶段的受摄二体问题：

①从地球附近发射到脱离地球作用范围前，它除了受地球的引力（包括地球形状摄动）作用以外，还受地球大气阻力和月球﹑太阳引力的作用。它相对于地球的运动轨道接近于双曲线。这一阶段的飞行时间很短。

②脱离地球作用范围后到进入目标行星作用范围前的过渡轨道，主要研究飞行器的日心运动，飞行器在太阳（有时还考虑某些行星）的引力作用下，相对于太阳的运动轨道基本上是一个椭圆。这一阶段飞行时间最长，是飞行器运动的主要阶段。

③进入目标行星作用范围，这时飞行器在目标行星和太阳的引力作用下运动，它相对于目标行星的运动轨道接近于一条双曲线。如果要使飞行器成为行星的人造卫星或者在行星表面上软着陆，则需要利用制动火箭使飞行器减速。这个阶段持续时间也很短。

行星际飞行器的运动过程主要是在轨道过渡阶段，这个阶段的轨道设计十分重要。最节省能量的过渡轨道是日心椭圆轨道，它在近日点和远日点上分别与相应的两个行星的运动轨道相切，故又称双切轨道。这种过渡轨道是W.霍曼在1925年首先提出的，也称霍曼轨道。但是双切轨道的飞行时间较长，且对于发射时的精度要求较高。若过渡轨道取为抛物线轨道，只要增加一些发射速度就能大大地缩短飞行时间，因此，采用抛物线轨道甚至双曲线轨道作为过渡轨道比较合适。事实上，目前发射行星际飞行器的轨道绝大多数是属于双曲线类型的。为了便于修正轨道和节省燃料，在空间飞行中还设计一种驻留轨道，它们是围绕着地球或目标行星飞行的卫星轨道。飞行器先发射到驻留轨道上，测定它的位置，再加推力进入过渡轨道。在到达目标行星时也先在驻留轨道上运动，选择合适时机在行星表面的预定地区着陆。如果飞行器需要回收，可以把暂时不用的燃料储存在驻留轨道上，以便返回时使用，从而大大减少能量的消耗。