Návrat z oběžné dráhy znamená dopad na atmosféru rychlostí zhruba 7,8 kilometru za sekundu. Tření a komprese ohřívají vzduch kolem plavidla na tisíce stupňů. Tepelný štít tuto energii absorbuje nebo odvádí, takže konstrukce pod ním přežije.

Materiály se liší podle mise. Apollo používalo ablativní štít, který kontrolovaně hořel a odváděl s sebou teplo. Raketoplán používal vyztužené uhlík-uhlíkové dlaždice a křemičité dlaždice, které teplo vyzařovaly.

Běžné materiály tepelných štítů

• Ablativní kompozity, které zuhelnatějí a erodují
• Zesílené uhlík-uhlíkové spoje pro náběžné hrany
• Silikátové dlaždice pro opakovaně použitelná vozidla
• Fenolem impregnovaný uhlíkový ablátor pro vysokorychlostní vstupy

Jakékoli porušení je fatální. Poškozená dlaždice na křídle Columbie vedla v roce 2003 ke ztrátě vozidla i posádky, což vedlo k zásadním změnám v inspekčních postupech.