由于主力供电系统——太阳能设备的效率低下，这成了离子引擎发展的一大障碍。离子引擎主要应用在小型探测器上，如果想进一步将其应用在大型探测计划中，尚需高效率供电设备（如核电设备或新型太阳能帆板）的研发。

研究人员也希望能进一步延长离子引擎的工作时间，使其可以全功率工作一年以上，以适应未来的长途探测任务。

Deep Space 1的表现已充分说明了离子引擎的光明前途，正在进行中的SMART-1和Hayabusa计划也飞行正常，进一步确认了离子引擎的威力。虽然从某种意义上说，月球探测器使用离子引擎有些浪费，不过未来众多的彗星、小行星和内行星探测计划很可能就是让离子引擎大显身手的舞台了。

相关专家表示，即使是离子电推进系统，也需要电能支持。但如果距离太阳越来越远，这种方法已经不能够支撑航天器进行更远的星际旅行。最终还是需要其他的动力来支持航天器的所有电力，在可预见的未来，核动力将是最可行的动力来源。

离子引擎最大的优点当然是高效。由于离子流的喷射速度比化学推进剂快很多，离子引擎每消耗单位质量的燃料，可以产生10倍与传统推进设备的推力。所以Deep Space 1只携带了81.5千克的氙推进剂，就可以进行20个月的飞行，这对于化学推进剂来说简直是不可想象的。

离子引擎还可以以持久稳定的推力连续工作数月乃至数年，如此就可以将探测器加速到很快，大大地减少到达目的地所花费的时间。如有人计算过原计划探测Wirtanen彗星的Rosetta，如果它改装了离子引擎，抵达彗星所需时间就会从9年减至2年半。不过离子引擎并不象化学推进引擎那样能在短时间内产生强大的推力，所以它并不适合作为运载火箭的发动机或其他需要很大加速度的场合，实际上不论是Deep Space 1、SMART-1还是Hayabusa，都是先由运载火箭发射升空后离子引擎才开始工作的。但稳定的小推力也有自己的优点：它能方便测控人员实时精细调整在轨卫星或探测器的状态，所以对于深空探测来说，离子引擎是很好的选择。尤其是Hayabusa这样的小天体探测器，由于目标天体形状不明，需要自动导航系统实时对航向进行微调，这也许就是Hayabusa采用离子引擎的原因之一。

离子引擎本身较小的质量和体积也可以说是其一大优点。Deep Space 1的离子引擎只有约8公斤重，直径也只有约40厘米，如此无疑节约了探测器上有限的空间。

除去科研应用，波音公司还研制出商用离子引擎XIPS。1997年8月发射的PAS-5是首颗采用XIPS的人造卫星。

2001年，欧洲空间局的SMART-1探月计划也使用了离子引擎为主推进装置，辅以化学推进系统。2003年日本发射的Hayabusa则使用了与前二者稍有不同的微波离子引擎。欧空局还计划将离子引擎技术用在未来的引力波探测计划LISA、水星探测计划BepiColombo以及环绕太阳的Solar Orbiter中，NASA也在考虑为将来探测木星卫星的Prometheus探测器安装离子引擎。

2012年10月，中国发射的首颗民用新技术试验卫星“实践9号”就采用了510所研制的离子电推进系统。

2013年9月，美国NASA的进化氙推进器（NEXT）项目，已完成了对离子发动机超过48000小时的驱动测试。此次为期5年半的推进运行，是太空推进系统史上测试时间最长的一次。

2015年6月，日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）宣布，小行星探测器“隼鸟2号”的离子引擎的第二次连续运转已顺利完成。此次的连续运转是从2015年6月2日开始的，到6月7日上午0时25分，已按计划连续运转了102小时。

Deep Space 1的离子引擎结构图，上排标注自左向右为：推进剂贮藏装置、电中和器，下排为：供电系统、电离室、离子加速电极、推力（图片提供：Boeing Electron Dynamic Devices）。 阴极在电离室左端。

离子引擎运转的首要条件就是制造离子气体。这通常需要由电子枪来完成。管状阴极发出的电子束被射入经磁化的电离室，与充在室中的气体原子碰撞，令原子电离成一价正离子。如上图所示，电离室的另一端装有一对金属网，网上加有上千伏（Deep Space 1的所加电压是1280伏）的电压，可将离子加速到每秒30米的速度，并从尾部排出，形成离子束，由此产生推力。在这一点上，离子推进技术与传统的化学推进技术一致：推力都是靠喷射物质产生的，只是令物质喷出的方式不同而已。至于电子枪的电源，一般由飞船的太阳能电池板充当即可，这样的结构被称为太阳能——电推进系统，至今为止采用离子引擎的几项任务都使用此系统。

如果想让离子引擎正常工作，还有个疑难问题必须解决：引擎持续喷射出正离子束，会将带有负电的电子留在其中，这就形成了引擎中强大的负电场，严重阻碍了正离子的继续排出，电子积累足够多的话，甚至会将排出的正离子再吸引回来。解决此问题的方案是在喷射离子的排气网附近再安装一支电子枪作为电中和器，持续向离子束中注入电子，既可以中和离子束，又避免了引擎过度带电。

当然在实际使用中，还要考虑许多具体细节，比如形成持续离子流的方法。在发展早期，NASA Lewis中心的Harold Kaufman发明了电离汞蒸汽的设备，当时已到Marshall中心工作的Stuhlinger则研制出了利用钨或铼制成的表面电离铯原子的方法。不过Deep Space 1和SMART-1都使用氙作为推进剂，原因除了氙的推进效率更高之外，更考虑到惰性气体不易对探测器的设备造成损坏，比汞和铯强上很多。尤其是铯，作为活动性最强的碱金属，其强腐蚀性对设备的耐用性和稳定性也是个很不利的因素。

另外，还可以利用微波来电离气体，这样的系统叫做微波离子引擎。旨在探测小行星糸川并取样返回的Hayabusa探测器即安装了此种引擎，它亦采用氙作为推进剂，除去离子化设备之外，其他部分与普通离子引擎无甚差别，不过没有查到其电中和器具体使用的是什么装置，未敢定论。

各探测器的离子引擎。上左：Lewis中心设计的引擎正在JPL进行测试，蓝光由带电离子发出（图片提供：NASA / JPL）。该引擎是Deep Space 1的引擎原型。上右：Deep Space 1的离子引擎，排气网安装在图中央的支撑环内（图片提供：NASA / JPL）。下左：测试中的SMART-1引擎（图片提供：ESA）。下右：Hayabusa的微波离子引擎，其原形机在测试时曾连续运转了超过18000小时（图片提供：ISAS）。

其实离子引擎的工作原理并不很复杂，之所以长期没能投入实际使用，不仅仅是由于阿波罗登月计划的干扰，更有新技术的可靠性问题，而各探测任务的参与者往往不希望承担新技术带来的不必要风险。举例来说，虽然理论上讲可以用电子枪解决离子的中和问题，不过要检验这一方法的有效性，必须要排除离子束与真空区域边界相互作用的影响，这在地球上是几乎不可能做到的，所以其效果究竟如何一直不能定论。而作为NASA新千年计划的第一个组成部分，Deep Space 1的主要目的之一就是测试包括离子引擎在内的十余项新技术，科学探测反倒在其次；SMART-1和Hayabusa也为各自的机构承担着类似的技术测试任务，它们自然就可以较少地顾及新技术失败的风险了。

1998年推车的σ引擎是为准大型车开发的V6引擎。排量分为2.5ℓ, 3ℓ, 3.5ℓ 三种，搭载在了雅尊XG，Dynasty，Terracan等车型上。3ℓ σ引擎是用来代替SOHC V6引擎的产品。σ引擎还达到了2000年北美(尾气排放)标准。

2005年，首次搭载在雅科仕的λ引擎是现代汽车推出的新款V6引擎。λ引擎的基本排量是3.3L，主要搭载在雅科仕和欧菲莱斯等大型车上，索纳塔V33也搭载了此款引擎。3.3L的引擎的最大功率是233马力，3.8L是264马力。

γ是为准中型车开发的新型V4引擎。排量分为1.4和1.6，两个排量的最大功率分别是104马力和121马力。此引擎搭载在了伊兰特和赛拉图上。引擎的开发过程历时5年6个月，总投入达到了3,530亿韩元。