從軌道返回意味著以大約每秒7.8公里的速度撞擊大氣層。摩擦和壓縮會將飛行器周圍的空氣加熱到數千攝氏度。隔熱罩會吸收或散發這些能量，從而保護其下方的結構。

根據任務的不同，所用材料也各不相同。阿波羅計畫使用了一種燒蝕隔熱罩，這種隔熱罩會以可控的方式燒毀，並將熱量帶走。太空梭則使用了一種增強型碳碳複合材料瓦和矽質瓦，這些瓦片能夠輻射熱量。

常用隔熱材料

• 燒蝕複合材料會發生炭化和侵蝕
• 前緣採用增強型碳碳複合材料
• 用於可重複使用車輛的矽瓦
• 用於高速入口的酚醛浸漬碳燒蝕層

任何違規行為都是致命的。 2003年，哥倫比亞號太空梭機翼上的一塊受損瓷磚導致太空船和機組人員遇難，促使太空船檢查程序進行了重大改革。