Nach dem Fehlschlag mit der Delta III, die nie bis zur Einsatzreife gelangte, verfolgte Boeing einen neuen Ansatz für das von McDonnell Douglas übernommene Delta Programm. Die bestehende Delta II Familie wurde für kleinere Nutzlasten fortgeführt. Daneben wurde unter der Bezeichnung Delta IV aber eine ganze Familie neuer Raketen entworfen. Diese bauten auf der neuen, als Common Booster Core (CBC) bezeichneten, Erststufe auf. Diese basierte auf dem von Rocketdyne entwickelten kryogenen RS-​68  Antrieb. Dieses erste Großtriebwerk, das in den USA seit den 1970^er Jahren zur Serienreife gelangte, basierte auf der Technologie des SSME. Allerdings wurde großer Wert auf niedrige Herstellungskosten bei hoher Zuverlässigkeit gelegt unter Verzicht auf die Wiederverwendbarkeit. Das Ergebnis war ein Triebwerk, das mehr leistete als das SSME, aus 80% weniger Teilen bestand und zudem nur einen Bruchteil kostete. Dank der guten Leistungscharakteristika war die Delta IV Rakete im Gegensatz zu anderen Modellen aus aller Welt sogar in der Lage, ohne zusätzliche Boostertriebwerke zu starten. Das RS-​68  arbeitete nach dem Gasgenerator-​Zyklus und hatte eine Entspannungsdüse mit Ablativkühlung. Beides einfache und kostensparende konstruktive Ansätze. Der Schub war in einem Bereich von 60 – 102% des Nominalschubs regelbar. Die Aufhängung des Triebwerks erlaubte ein Schwenken um 2 Achsen, während die Turbinenabgase für die Rollkontrolle genutzt wurden. Während die Delta IV Medium ohne Booster auskam, wurde die Delta IV Medium+ mit zwei (Modelle 4,2 und 5,2) bzw. vier (Modell 5,4) Feststoffboostern ausgestattet. Zum Einsatz kamen GEM-​60 , vergrößerte Nachfolger der GEM-​46  aus dem Delta III Programm. Die ersten beiden Booster verfügten dabei über hydraulisch schwenkbare Düsen, die die Steuerung der Rakete unterstützten. Bei der Delta IVM+ (4,2) kam eine Zweitstufe mit 4 m Durchmesser zum Einsatz, die weitgehend unverändert von der Delta III übernommen wurde. Für andere Modelle stand eine Centaur Oberstufe mit einem auf 5 m aufgeweiteten LH₂  Tank zur Verfügung. Ausgelegt war das RL10 B-​2  Triebwerk (mit Düsenverlängerung) für einen Restart, konnte aber mit einem Zusatzkit auch zwei Restarts absolvieren. Die Steuerung um die Nick– und Gierachse übernahmen elektromechanische Antriebe für die Auslenkung der Düse, während Hydrazin-​Kleinsttriebwerke die Rollkontrolle besorgten. Ebenso wie die Zweitstufe wurde auch die Nutzlastverkleidung für die Delta IVM+ (4,2) von der Delta III übernommen. Es handelte sich um eine Konstruktion aus zwei kohlefaserverstärkten Kunststoff-​Halbschalen.