F-1发动机使用常规煤油燃料,而J-2使用较高热值的液氢燃料提高其性能,效率几乎提高了一倍。尽管效率更高,J-2仍达不到F-1达到的原始功率水平,因此更适合用作火箭的上面级。单个J-2发动机能够输出100吨以上的推力,并且可在太空中再次点火启动。J-2发动机的起源可追溯到20世纪50年代为研制氢燃料火箭发动机所作的研究,但是其研发基金完全来自NASA, NASA希望得到氢燃料用于其土星火箭带来的好处。