针对结构简单的圆柱齿轮减速机，一个齿轮对即构成一级。如果依次切换多个齿轮对，则称之为多级行星减速机。针对每个减速机等级，逆转输入轴和输出轴之间的旋转方向。多级行星减速机的总传动比为各级传动比相乘所得的值。
根据传动比因素降低或提高驱动转速，与减速传动比或是增速传动比有关。大多数应用情况下，需要减速传动比，原因在于驱动扭矩与驱动转速相反，与总传动比因素成正比关系。
传动比小于大约 10:1 时，单级圆柱齿轮行星减速机具有相应的技术作用。原因在于齿数的比例。传动比大于 10:1 时，驱动齿轮非常小。这会对齿轮几何形状和可传递的扭矩产生负面影响。
对于行星减速机，实现多级减速机的方法异常简单。只需延长内齿圈并串行排列多个单独的行星等级，即可实现两级减速机或三级减速机。例如，行星减速机的 20:1 传动比是由单一传动比 5:1 和 4:1 相乘所得的值。行星支架中的是太阳齿轮，而非驱动轴，这类齿轮驱动下列行星等级。通过进一步延长内齿圈并继续提高行星等级，可实现三级减速机。传动比 100:1 由单一传动比 5:1、5:1 和 4:1 相乘所得。原则上，所有单一传动比均能相互组合，从而实现多级行星减速机。通过额外的行星齿轮即可增加可传递的扭矩。如果内齿圈或外壳被固定住，则输入轴和输出轴的旋转方向始终相同。
行星减速机等级数量增加，总减速机的效率降低。传动比为 100:1 时的效率低于传动比为 20:1 时的效率。要应对这种情况，在使用多级减速机时，应减少驱动级的功率消耗。可通过降低减速机密封件的摩擦损失或额外缩小齿轮几何形状执行驱动级的方式来实现。这样还会减少惯量，从而有利于动态应用。单级行星减速机的效率最高。
此外，通过各种类型的齿轮组合也可实现多级行星减速机。将斜齿轮减速机与行星减速机组合即可得到转角型减速机。此处的总传动比同样也是单一传动比相乘所得的值。根据齿轮类型和锥齿轮等级的规格，输入轴和输出轴的旋转方向可相反。
多级行星减速机的优点：
传动比范围广
对于行星减速机，始终保持同轴
结构紧凑，传动比高
可结合各种类型的减速机
应用范围广
多级行星减速机的缺点 （与单级行星减速机相比）：
结构较复杂
效率较低
