針對結構簡單的圓柱齒輪減速機，一個齒輪對即構成一級。如果依次切換多個齒輪對，則稱之為多級行星減速機。針對每個減速機等級，逆轉輸入軸和輸出軸之間的旋轉方向。多級行星減速機的總傳動比為各級傳動比相乘所得的值。
根據傳動比因素降低或提高驅動轉速，與減速傳動比或是增速傳動比有關。大多數應用情況下，需要減速傳動比，原因在于驅動扭矩與驅動轉速相反，與總傳動比因素成正比關系。
傳動比小于大約 10:1 時，單級圓柱齒輪行星減速機具有相應的技術作用。原因在于齒數的比例。傳動比大于 10:1 時，驅動齒輪非常小。這會對齒輪幾何形狀和可傳遞的扭矩產生負面影響。
對于行星減速機，實現多級減速機的方法異常簡單。只需延長內齒圈并串行排列多個單獨的行星等級，即可實現兩級減速機或三級減速機。例如，行星減速機的 20:1 傳動比是由單一傳動比 5:1 和 4:1 相乘所得的值。行星支架中的是太陽齒輪，而非驅動軸，這類齒輪驅動下列行星等級。通過進一步延長內齒圈并繼續提高行星等級，可實現三級減速機。傳動比 100:1 由單一傳動比 5:1、5:1 和 4:1 相乘所得。原則上，所有單一傳動比均能相互組合，從而實現多級行星減速機。通過額外的行星齒輪即可增加可傳遞的扭矩。如果內齒圈或外殼被固定住，則輸入軸和輸出軸的旋轉方向始終相同。
行星減速機等級數量增加，總減速機的效率降低。傳動比為 100:1 時的效率低于傳動比為 20:1 時的效率。要應對這種情況，在使用多級減速機時，應減少驅動級的功率消耗?？赏ㄟ^降低減速機密封件的摩擦損失或額外縮小齒輪幾何形狀執行驅動級的方式來實現。這樣還會減少慣量，從而有利于動態應用。單級行星減速機的效率最高。
此外，通過各種類型的齒輪組合也可實現多級行星減速機。將斜齒輪減速機與行星減速機組合即可得到轉角型減速機。此處的總傳動比同樣也是單一傳動比相乘所得的值。根據齒輪類型和錐齒輪等級的規格，輸入軸和輸出軸的旋轉方向可相反。
多級行星減速機的優點：
傳動比范圍廣
對于行星減速機，始終保持同軸
結構緊湊，傳動比高
可結合各種類型的減速機
應用范圍廣
多級行星減速機的缺點 （與單級行星減速機相比）：
結構較復雜
效率較低