Die Sonde war von ihrer Trägerrakete in einer niedrigen elliptischen Bahn abgesetzt worden, auf der sie die Erde in Höhen von 206 bis 341 Kilometern umlief. Durch die Reibung an den Atomen der Hochatmosphäre ist die Bahn aber schon beträchtlich abgesackt, am Morgen des 13. Januar 2012 betrug die Umlaufhöhe 154 bis 184 Kilometer und sank rasch weiter. Satelliten-Verfolgungsradare weltweit beobachten die Sonde und beobachten das Absinken ihrer Bahn, darunter die 34-Meter-Antenne der Fraunhofer-Gesellschaft in Bonn. Mit dieser Antenne gelang sogar ein Bild der Sonde auf ihrer Umlaufbahn. Unterhalb von etwa 130 Kilometern Höhe beginnt für orbitale Raumfahrzeuge die "Todeszone", ab hier steigt die Dichte der Atmosphäre so rasch an, dass die Reibung für eine starke Erhitzung und Abbremsung sorgt. Es kommt dann für einen Satelliten unweigerlich zum Atmosphäreneintritt und zum Verglühen.

Phobos-Grunt befindet sich auf einer um 51,46 Grad gegen den Erdäquator geneigten Bahn. Somit überfliegt die Sonde alle Gebiete zwischen 51,46 Grad südlicher und nördlicher geografischer Breite. In diesem breiten Streifen leben mehr als 80 Prozent der Weltbevölkerung. Bei einem Absturz können die Trümmerteile von Phobos-Grunt überall in diesem Gebiet herunterkommen. Die russische Raumfahrtbehörde Roskosmos erwartet als wahrscheinlichsten Zeitpunkt den 15. Januar 2012 gegen 10:18 Uhr MEZ. Dann befände sich Phobos-Grunt mitten über dem Golf von Bengalen im Indischen Ozean. Allerdings ist diese Prognose mit einem Zeitfehler von plus/minus einem Tag behaftet, so ihre Aussagekraft eher als gering einzustufen ist. Es ist generell sehr schwierig, den Zeitpunkt des Wiedereintritts präzise anzugeben, da viele Faktoren, beispielsweise Schwankungen in der Dichte der Hochatmosphäre, auf Phobos-Grunt einwirken. Im Internet können Sie live verfolgen, wo sich die Sonde derzeit aufhält. Die Grafik wird ständig mit Messdaten der Bahnverfolgungsradare aktualisiert.

Phobos-Grunt wog bei Erreichen der Erdumlaufbahn 13,5 Tonnen, wovon rund elf Tonnen auf Treibstoff entfallen. Analysen von Roskosmos und der US-Raumfahrtbehörde NASA weisen darauf hin, dass die mit dem giftigen Treibstoff Hydrazin gefüllten Tanks in einer Höhe von 100 Kilometern aufplatzen werden und ihren Inhalt freisetzen, der dann verglüht. Somit bleiben rund 2,5 Tonnen an Metall und Kunststoffen übrig, von denen insgesamt etwa 200 Kilogramm in 20 bis 30 Bruchstücken die Erdoberfläche erreichen werden. Mit hoher Wahrscheinlichkeit wird die kleine Wiedereintrittskapsel, die ursprünglich Bodenproben vom Marsmond Phobos zurück zur Erde transportieren sollte, den Absturz überleben.