Å returnere fra bane betyr å treffe atmosfæren med omtrent 7,8 kilometer per sekund. Friksjon og kompresjon varmer opp luften rundt kjøretøyet til tusenvis av grader. Et varmeskjold absorberer eller avgir denne energien, slik at strukturen under overlever.

Materialene varierer etter oppdrag. Apollo brukte et ablativt skjold som brant bort på en kontrollert måte og bar med seg varme. Romfergen brukte forsterkede karbon-karbon-fliser og silika-fliser som utstrålte varme.

Vanlige varmeskjoldmaterialer

• Ablative kompositter som forkulles og eroderer
• Forsterket karbon-karbon for forkanter
• Silikafliser for gjenbrukbare kjøretøy
• Fenolimpregnert karbonablator for høyhastighets innganger

Ethvert brudd er fatalt. En skadet takstein på Columbias vinge førte til tapet av kjøretøyet og mannskapet i 2003, noe som førte til store endringer i inspeksjonsprosedyrene.