航天器无控再入大气层可以分为缓速衰减阶段、临近再入阶段、再入解体阶段3个阶段。

缓速衰减阶段，指轨道高度250公里以上的阶段，此时轨道大气属于自由分子流，航天器姿态处于稳定或相对稳定的状态，该阶段平均衰减率为百米每天的量级。

临近再入阶段，指轨道高度介于250公里至100公里之间的阶段，该阶段大气处于自由分子流向热成层稀薄流过渡的区域，密度显著增强，气动阻力迅速增加，轨道加速衰减。此外，由于气动力和力矩的增强，原来处于重力梯度和气动力平衡的相对稳定姿态可能无法保持，航天器失稳可能进一步加剧轨道等衰减。

再入解体阶段，指轨道高度降至100公里以下的阶段，航天器再入稠密大气层，气动力和力矩急剧增加，部分组件逐渐熔融销毁。