宇宙飛船的軌道主要是由某個大的中心天體（如太陽、地球）的引力決定的，比如“卡西尼號”飛船的軌道就是由土星引力決定的。如果中心天體只是附近唯一產生引力的天體，那麼飛船就會以恆定的軌道能量和角動量沿橢圓形軌道繞著中心天體飛行。然而，在太陽系中，許多體積龐大的天體都有較小的天體環繞著，比如太陽有八大行星（和眾多較小物質）環繞，地球有月球環繞，土星有土衛六等多顆衛星環繞。
當圍繞一個主天體運行的宇宙飛船，逐漸飛近該主天體的一顆衛星時，它們就會交換軌道能量和角動量。因為總的軌道能量是恆定的，所以如果宇宙飛船得到了更多的軌道能量，那麼衛星的軌道能量就會相應減少。而且，沿軌道環繞主天體運行一週的時間，即軌道週期與軌道能量成正比，因此宇宙飛船的軌道能量增強時，它的軌道週期也會隨之延長，這就是彈弓效應——當然，衛星的軌道週期就會縮短。
宇宙飛船的質量遠遠小於衛星，所以彈弓效應對飛船軌道的影響也就遠遠大於對衛星軌道的影響。例如，飛往土星的“卡西尼號”飛船，質量只有3,000千克左右，而土星最大的衛星土衛六，質量則有1023千克左右。這樣，“卡西尼號”受到彈弓效應的影響，將比土衛六受到的影響高出20個數量級。 我們可以設想一下，當“卡西尼號”沿軌道圍繞土星飛行時接近土衛六，將會發生什麼。當飛船靠近時，土衛六的引力使“卡西尼號”相對土衛六的速度有所增加，更為重要的是，使“卡西尼號”的飛行方向發生改變。當“卡西尼號”從土衛六附近離開時，它相對土衛六的速度會降到初始速度，但是飛行方向仍然是改變後的方向。
結果，“卡西尼號”相對土星的速度已經改變。根據飛船飛掠時的相對位置，速度的改變可能是方向改變，也可能是大小改變，或者兩者兼有。如果相對土星的速度大小改變，那麼“卡西尼號”的軌道能量就會改變，軌道週期也隨之改變。同樣，“卡西尼號”相對土星的速度不論大小變化還是方向變化，都會使“卡西尼號”的角動量改變，導致軌道定向的變化。 當宇宙飛船從衛星的“背部”越過時，會獲得相對主天體更快的飛行速度，也獲得更大的軌道能量。這種情形，就像是用彈弓把宇宙飛船拋向一個更大的運行軌道一樣。因為導航可以控制飛船的飛行軌道，我們也可以讓宇宙飛船從衛星的“前面”飛過，這樣就能減慢它的飛行速度（也降低它的軌道能量）。我們甚至可以讓宇宙飛船在衛星的“頭頂”或“腳底”飛行，以改變它的速度方向——也就是說，只改變宇宙飛船軌道的方向和角動量。當然，所有的這些變化反過來也會造成衛星軌道能量和角動量的變化。不過因為衛星的質量很大，因此跟其他影響衛星軌道的作用力相比，彈弓效應造成的變化就顯得微不足道了。 有趣的是，改變宇宙飛船飛行的彈弓效應只是模仿了在太陽系中經常發生的一種現象。太陽系之外的彗星就常常由於大行星（主要是木星）的引力而被拽進太陽系內。
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