Osłona termiczna składa się z materiałów pobierających z otoczenia duże ilości ciepła podczas parowania lub bardzo dobrych izolatorów cieplnych. Osłony termiczne mogą ulegać zniszczeniu podczas pracy (większość rakiet) lub być wykorzystywane wielokrotnie (wahadłowce). Uszkodzenie osłony może mieć katastrofalne skutki podczas powrotu statku do atmosfery, stało się m.in. przyczyną zniszczenia promu Columbia i śmierci jego załogi w 2003 roku.