Τα βασικά τμήματα του Ariane 5 είναι τέσσερα:

1) Οι δύο πύραυλοι στερεού προωθητικού (Solid Boosters - EPS)

Οι δύο αυτοί πύραυλοι αποδίδουν τη μεγαλύτερη ποσότητα ώσης στον πύραυλο κατά την πρώτη φάση της εκτόξευσης (περίπου το 90% της συνολικής). Ουσιαστικά συνεισφέρουν ώστε το όλο συγκρότημα, στη φάση που τα καύσιμά του αποτελούν το μεγαλύτερο ποσοστό του βάρους του, να υπερνικήσει τη βαρυτική έλξη της Γης και να εξέλθει γρήγορα από τα πυκνά στρώματα της ατμόσφαιρας, έχοντας αποκτήσει μεγάλη ταχύτητα (περίπου 2 km/sec). Στα πρώτα δευτερόλεπτα της εκτόξευσης η δύναμη που αποδίδουν είναι συνολικά 13000 kN, ενώ σε μεγαλύτερα ύψη (μικρή ατμοσφαιρική πίεση / πυκνότητα) αποδίδουν περίπου 10000 kN. Ο χρόνος λειτουργίας τους είναι περίπου δύο λεπτά. Όταν τα καύσιμά τους καταναλωθούν, οι δύο πύραυλοι απορρίπτονται από το βασικό τμήμα του πυραύλου και πέφτουν στον Ατλαντικό Ωκεανό με τη βοήθεια αλεξιπτώτων, όπου στη συνέχεια συλλέγονται για να μελετηθούν από τους μηχανικούς.

[Έχουν ύψος 31.2 μέτρα και βάρος 268 τόνους έκαστος, από τους οποίους οι 237 τόνοι είναι στερεό προωθητικό.]

2) Το βασικό κρυογονικό τμήμα (Main Cryogenic Stage - EPC)

Είναι το κυλινδρικό τμήμα που βρίσκεται ανάμεσα στους δύο πυραύλους στερεού προωθητικού. Περιλαμβάνει τις δύο δεξαμενές του υγρού υδρογόνου και οξυγόνου που αποτελούν τα καύσιμα που τροφοδοτούνται στη μηχανή Vulcain (βλέπε παρακάτω). Η μεγαλύτερη δεξαμενή είναι αυτή του υδρογόνου και χωράει περίπου 28 τόνους του στοιχείου αυτού σε υγρή μορφή. Η δεξαμενή οξυγόνου είναι αρκετά μικρότερη αλλά δέχεται περίπου 130 τόνους καυσίμου. Η συνολική μάζα του κρυογονικού τμήματος είναι 170 τόνοι, όπου οι υπόλοιποι 12 τόνοι αποτελούν κυρίως την ισχυρή θερμική μόνωση των δεξαμενών, η οποία εξασφαλίζει πως το υδρογόνο και οξυγόνο μπορούν να διατηρηθούν κάτω από τους -253^οC και -183^οC αντίστοιχα, ώστε να παραμείνουν σε υγρή φάση.

[Έχει ύψος 30.5 μέτρα και διάμετρο 5.3 μέτρα.]

3) Η μηχανή Vulcain

Η μηχανή Vulcain αποτελεί το πιο πολύπλοκο τμήμα του πυραύλου Ariane 5. Βρίσκεται προσαρμοσμένη στο κάτω μέρος του βασικού κρυογονικού τμήματος. Με τη βοήθεια δύο ισχυρών στροβιλοαντλιών (turbopumps), το υγρό υδρογόνο και οξυγόνο οδηγούνται από το βασικό κρυογονικό τμήμα στο θάλαμο καύσης (combustion chamber). Εκεί ενώνονται προς υδρατμούς και εκτονώνονται με μεγάλη ταχύτητα από το ακροφύσιο της μηχανής αποδίδοντας προωστική δύναμη ίση με 1100 kN. μηχανή Vulcain συνεχίζει να προωθεί τον πύραυλο για 8 ακόμα λεπτά μετά την απόρριψη των πυραύλων στερεού προωθητικού. Στο τέλος της λειτουργίας της, όταν δηλαδή τα καύσιμα στο βασικό κρυογονικό τμήμα έχουν καταναλωθεί πλήρως, ο Ariane 5 έχει αποκτήσει ταχύτητα 7,6 με 7,8 km/sec και το βασικό τμήμα - μαζί με τη μηχανή Vulcain - απορρίπτονται και πέφτουν στον Ατλαντικό.

Σήμερα, ο Ariane 5 χρησιμοποιεί τη μηχανή Vulcain 1. Εξέλιξη της Vulcain 1 αποτελεί η Vulcain 2, η οποία σε συνδυασμό με την αύξηση της χωρητικότητας που θα γίνει στη δεξαμενή υγρού οξυγόνου στο βασικό τμήμα, θα βελτιώσει την προωστική ισχύ της κατά 250 kN. Η πρώτη χρήση της προγραμματίζεται να γίνει μετά το 2002.

4) Το ανώτερο τμήμα (Upper Stage)

Αποτελεί τον τελευταίο όροφο του πυραύλου Ariane 5 και βρίσκεται τοποθετημένο πάνω από το βασικό κρυογονικό τμήμα. Ανάλογα με τις ανάγκες της αποστολής έχει και διαφορετική διαμόρφωση. Μέχρι τώρα, δύο είδη πυραυλοκινητήρων χρησιμοποιούνται για το ανώτερο τμήμα του Ariane 5:

• Κινητήρας αποθηκεύσιμων καυσίμων (Storable Propellant Upper Stage - EPS): Το τμήμα αυτό χρησιμοποιεί τη μηχανή Aestus η οποία έχει τη δυνατότητα επανεκκίνησης σε τροχιά, κάτι που επιτρέπει την επίτευξη διαφορετικών τροχιών για διαφορετικούς δορυφόρους σε μία μόνο εκτόξευση. Χρησιμοποιεί τα υπεργολικά καύσιμα υδραζίνη και τετροξείδιο του αζώτου, τα οποία αναφλέγονται μόλις έρθουν σε επαφή. Έχει προωστική δύναμη 29 kN και λειτουργεί συνολικά για 321 δευτερόλεπτα.
• Κρυογονικός κινητήρας (Cryogenic Upper Stage - ESC): Το τμήμα αυτό κυκλοφορεί σε δύο εκδοχές. Η πρώτη (ESC-A) μεταφέρει τη μηχανή HM7-B που χρησιμοποιείται και στον Ariane 4. Δεν έχει δυνατότητα επανεκκίνησης όπως η EPS, αλλά έχει αρκετά μεγαλύτερη προωστική ισχύ (63 kΝ) και μεγαλύτερο συνολικό χρόνο λειτουργίας (446 sec). Η αυξημένη απόδοσή της οφείλεται κυρίως στην χρήση καυσίμων υγρού υδρογόνου και οξυγόνου. Η ESC-B αποτελεί τη δεύτερη εκδοχή του τμήματος ESC και αναπτύσσεται αυτό τον καιρό. Η ESC-B θα χρησιμοποιεί τον κινητήρα VINCI ο οποίος θα έχει τη δυνατότητα επανεκκίνησης μέχρι και 5 φορές. Η προωστική ισχύς του θα είναι σαφώς ανώτερη αυτής του ESC-A, καθώς θα αποδίδει 150 kN.

Πάνω και από το ανώτερο τμήμα βρίσκεται τοποθετημένος ο υποψήφιος δορυφόρος ή δορυφόροι για εκτόξευση (payload compartment), καθώς ο Ariane 5 έχει τη δυνατότητα να εκτοξεύσει περισσότερους από ένα δορυφόρους ταυτόχρονα. Σε ειδική περιοχή επίσης βρίσκονται και τα υπολογιστικά συστήματα του πυραύλου καθώς και οι μικροί κινητήρες προσανατολισμού του (Vehicle Equipment Bay). Ο δορυφόρος (ή οι δορυφόροι) προφυλάσσονται τα πρώτα τρία λεπτά της εκτόξευσης από ένα αεροδυναμικό κάλυμμα, το οποίο προσαρμόζεται σε διάφορα μεγέθη, ανάλογα με το πόσο μεγάλο χώρο καταλαμβάνει το φορτίο που θα εκτοξευτεί.