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。