在双曲线轨道的近拱点处减速最有效，但主动变轨会消耗大量燃料。当目标天体有大气时，探测器一进入大气层便开始减速，在近拱点处大气更为稠密，减速效果更为明显。在近拱点减速为椭圆轨道后，再在远拱点主动加速，适当抬升近拱点形成最终的环绕轨道，并避免再次进入大气层减速。这种方式近乎不需要消耗燃料，从而减少探测器的总质量或增大有效载荷。气动捕获是一个高速短暂的过程，瞄准点可能只容许几千米的偏差，因而需要精准获知目标天体的大气模型和探测器的导航信息。如果大气减速幅度高于预期，探测器很可能撞上天体表面，反之则无法被捕获。为了实现可靠的气动捕获，通常需要设计闭环的控制系统，通过气动力或轨控发动机实时修正飞行轨迹与标称值的偏差。另外，捕获过程中探测器承受剧烈的空气动力加热，需要为探测器设计专门的热防护装置。

太阳系中的主要行星中，除水星和矮行星冥王星外，都具有大气层，原则上都具备大气捕获的条件，但实际任务中还没有用到这种方式，主要是还有待提高控制技术的可靠性。不过，20世纪60年代苏联的Zond 6和7号月球探测器在返回地球时用到的跳跃式再入方式实际上是一种大气捕获机动，探测器的轨道由双曲线变成了椭圆，但没有后续抬升近地点，以便再一次被大气减速实现着陆。中国2014年成功实施的“嫦娥”5-T1号月球探测试验器也用到了这种跳跃式再入方式返回地球。