作戰套用
彈道飛彈防禦系統按照攔截時機不同可分為三大類。一是助推段防禦系統，它是指在助推階段對來襲飛彈進行攔截，一般是飛彈發射後、尚未投放彈頭的數分鐘內進行攔截。二是末段防禦系統，它是指在彈道飛行最後階段，即在來襲飛彈在進入大氣層並即將擊中目標時，對來襲飛彈進行攔截。三是中段防禦系統，攔截範圍是以上兩者之間的廣大區域，旨在對脫離飛彈彈體後尚未再入大氣層、處於太空真空飛行狀態的來襲彈頭進行攔截。
系統組成
彈道飛彈防禦系統主要由攔截器、感測器和戰鬥管理系統組成，以美國陸基攔截飛彈(GBI)為例。
攔截器
美國陸基攔截飛彈是一種發射井制多級火箭，並且是在彈道中段(即飛彈仍然在大氣層外並處於最高速軌跡時)可以跟蹤和摧毀高速彈道飛彈。
感測器
包括為飛彈防禦系統提供目標參數的各類飛彈預警衛星，陸基、海基預警雷達等。
戰鬥管理系統
戰鬥管理系統負責攔截飛彈的發射，連通所有的硬體、軟體設備和傳輸系統，並保障他們的有效運作。
作戰過程
按照目前的構想，每一枚陸基攔截飛彈由兩部分部件組成：一個三級助推火箭和外大氣層殺傷攔截器。一旦部署完畢，陸基攔截飛彈攔截器將放置在地下發射井中，並且與衛星與雷達網路進行連線，持續不斷地掃描來自全球範圍內的威脅。如果探測到敵方的飛彈來襲，陸基攔截飛彈指揮中心將會下達發射命令，指定的陸基攔截飛彈自發射井中發射，朝目標預定位置飛去。飛彈在飛行過程中可以接受衛星與雷達的信息，隨時更新跟蹤路線。大約在撞擊前的100秒內，外大氣層殺傷攔截器的紅外探測器打開，開始跟蹤來襲的彈道飛彈。為了完全化解飛彈威脅，攔截器將會在彈頭的"最佳有效點"位置進行撞擊。"最佳有效點"就在彈頭有效載荷幾厘米寬的區域範圍內。精確的撞擊會將彈頭撞成粉末，可以摧毀飛彈所攜帶的任何核劑、化學製劑或生物製劑。
