Zu den beiden Gewinnern der COTS (Commercial Orbital Transportation Services) Ausschreibung der NASA aus dem Jahr 2006 zählte auch die Orbital Sciences Corporation. Ihr Konzept sah vor, die Versorgung der ISS mit dem neu zu entwicklenden Frachtraumschiff „Cygnus“ sicherzustellen, das mit einer Rakete namens Taurus II starten sollte. Obwohl OSC über langjährige Erfahrungen im Einsatz von Feststofftriebwerken verfügte, entschied man dich bei der Taurus II für einen Flüssigkeitsantrieb. Erste Vorschläge gingen noch von einem Castor 120 Feststofftriebwerk für Erst– und Zweitstufe aus. Doch spätestens der Einsatz von zusätzlichen Castor IVB Boostern ließ dieses Design zu teuer werden. Einen Ausweg bot der Einsatz russischer bzw. ukrainischer Triebwerke und Stufen. Schließlich wählte man eine Erststufe mit Anleihen bei der in der Ukraine gefertigten Zenit, ausgestattet mit dem AJ26-​62  Antrieb. Dieser wurde zwar vom US Triebwerkshersteller Aerojet geliefert, stellte allerdings eigentlich ein aufgearbeitetes NK-​33  Triebwerk aus dem sowjetischen bemannten Mondprogramm der 1960 und 1970^er Jahre dar. Dutzende Triebwerke waren von Aerojet aufgekauft und mit westlichen Komponenten kombiniert worden. Nachdem der ursprüngliche Kunde für die Triebwerke, Rocketplane Kistler, seinen Bankrott erklären mußte, wählte OSC die Triebwerke, die auch vier Jahrzehnte nach ihrer Entwicklung noch Kennwerte erbrachten, die absolute Weltspitze darstellten. Trotz Leichtbauweise der Erststufe mußten die beiden mit einer hydraulischen Schubvektorsteuerung versehenen Triebwerke für ihren neuen Einsatz mit höherem Schub betrieben werden, als ursprünglich vorgesehen. Das war aber insofern kein Problem, als die Triebwerke sowohl in einem weiten Bereich (56 bis 118%) regelbar waren, als auch für eine Wiederverwendbarkeit ausgelegt. Somit blieben ausreichende Reserven. Die Stufe wurde weitgehend aus Aluminium gefertigt, der Flüssigsauerstofftank sogar aus einem Stück. Der obenliegende Oxidatortank speiste über eine in einem Tunnel im Inneren des Treibstofftanks verlegte Rohrleitung die Triebwerke. Für die notwendige Druckbeaufschlagung der Tanks (max. 220 atm) wurden Heliumtanks vorgesehen, die in die Zwischentanksektion bzw. im LOX Tank eingelassen wurden. Nach dem Vorbild der Zenit-​Rakete waren die meisten Versorgungsleitungen an der Basis der Rakete konzentriert. Dadurch ergab sich auch eine ähnliche Konstruktion des Starttischs und eine kurze Vorbereitungszeit auf der Rampe.
Eine geeignete Flüssigkeitsoberstufe ließ sich hingegen nicht so leicht finden. Daher griff man auf das Castor 30 A Triebwerk (ein verkürztes Castor 120) des langjährigen Partners ATK zurück. Obwohl auch dieses Triebwerk über ein (elektromechanisches) Schubvektor-​Kontrollsystem verfügte, war die Bahneinschußgenauigkeit systembedingt bei dieser Lösung nicht sehr hoch. Bei den COTS Missionen zur ISS nahm man das in Kauf, da das „Cygnus“ Raumschiff Abweichungen leicht ausgleichen konnte. Für andere kommerzielle Satellitenstarts war aber mehr Präzision gefordert. Hier sah OSC daher den Einsatz einer zusätzlichen kleinen Flüssigkeitsoberstufe BTS (Bi-​Propellant Third Stage) vor. Mehr Leistung bot der Einsatz der Star-​48BV Drittstufe, die ihren Ursprung im PAM-​D Antrieb der Delta Rakete hatte. Die Ursprungsversion (Antares-​110 ) sollte zudem nur die beiden ersten Starts bestreiten. Ihr Castor 30 A Triebwerk (meist nur als Castor 30 bezeichnet, tatsächlich aber eine Weiterentwicklung des ursprünglichen Castor 30 Entwurfs) erhielt eine Düse mit einem Öffnungsverhältnis von 50:1. Schon beim dritten Start sollte die Antares-​120  mit der leistungsfähigeren Castor 30 B Zweitstufe (Öffnungsverhältnis 70:1) eingesetzt werden. Und noch später die Antares-​130  mit dem nochmals leistungsgesteigerten Castor 30XL. Die Zweitstufe umfaßte auch ein zylindrisches Avionik-​Modul mit der Modular Avionics Control Hardware (MACH), die beide Raketenstufen steuerte. Die Lagekontrolle übernahm ein Kaltgasdüsen-​System.
Die großvolumige Nutzlastverkleidung bestand bestand aus zwei Halbschalen, die aus kohlfaserverstärktem Kunststoff gefertigt wurden. Im Inneren eine Wabenstruktur, darauf eine glatte Außenhaut. Hersteller der Nutzlastverkleidung wie auch der Stufenadapter, des Nutzlastadapters und der Avionik-​Sektion war die Applied Aerospace Structures Corp.