和以往长征系列火箭相比，长征五号火箭外形设计有一个突出改变，即整流罩采用了特别设计的冯卡门曲线外形，四个助推器头部都采用了斜头锥造型。之所以这样设计，就是为了减少空气阻力，让火箭获得更大的运载能力。
长征五号火箭的另一大特点，是在燃料上下足了功夫。不同于目前使用化学燃料的常规火箭，长征五号火箭采用无毒、无污染的液氢液氧作为推进剂。在其800多吨的身体里，90%是零下252摄氏度的液氢和零下183摄氏度的液氧，已经接近低温的极限，所以专家们形象地称其为“冰箭”。
长征五号整流罩
液氢具有极强的挥发性，而火箭发射时尾部火焰温度将达到3000摄氏度，如若隔热不当，液氢有可能消耗殆尽。为此，科研人员想尽一切办法，通过绝热方式对火箭进行控制，给“冰箭”穿上一件厚厚的“绝热服”，保证火箭不被热量“入侵”。
长征五号助推器
这些超低温的液态推进剂分别贮藏在巨大的箭体贮箱之中，通过内部加压输送给发动机。推进剂贮箱直径达5米，为了减轻重量，箱体最薄的地方只有几毫米。研制这样直径的薄壁低温贮箱，对于中国航天人来说，也是第一次。并且采用的铝合金材料也是全新的，这意味着以往小直径低温贮箱的研制经验无法复制。
面对艰巨挑战，研制团队历经3年反复试验攻关，通过改善受力设计和焊接工艺的综合办法，终于攻克了储箱焊缝裂纹的工艺难题。2015年4月，改进后的长征五号火箭所有低温推进剂贮箱都通过了压力考核，而且强度比原来提高了60%。
