航天器被目标天体捕获后，运行在大椭圆环绕轨道上，需要降低远拱点，到达目标轨道。这可通过一次或多次在近拱点减速实现。当目标天体有大气，并且环绕轨道的近拱点在大气层内时，航天器每当通过近拱点就会减速，从而降低远拱点高度。减速的幅度与近拱点高度有关，这可通过在远拱点处主动微调轨道实现。大气制动将轨道动能转化为热能衰减掉。原则上，一次大气制动即可到达目标轨道，虽然省时，但这种方式会遭遇与大气捕获一样的控制和热防护上的挑战。多次重复制动更为可靠，期间可以逐步获知航天器和大气更精确的状态信息，修正近拱点的瞄准高度。而且，每次减速量较少，产生的热量较少，使得航天器不需要特别的热防护装置。只是这一过程持续时间较长，可能要上百天。

大气制动技术最早于1991年在日本宇宙科学研究所发射的“飞天”号航天器上得到验证。它以11.0千米/秒的速度通过太平洋上空125.5千米高处，轨道速度降低了1.7米/秒，远地点高度降低了8665千米。1993年5～8月，美国宇航局将大气制动用于“麦哲伦”号金星探测器的轨道圆化。美国宇航局1996年发射的“火星全球勘探者”号，首次将大气制动作为主要的轨道调整方式，历时4个月将远火点高度由54000千米降到450千米。其后，美国宇航局的“火星奥德赛”号和“火星侦查轨道器”号航天器分别在2001年年末和2006年年中都成功应用了大气制动技术，欧洲空间局于2014年6～7月在“金星快车”号成功试验、2017年3月～2018年2月在“微量气体火星轨道器”号成功应用了大气制动技术。