توفر الأقمار الصناعية للأرصاد الجوية، التي تدور على ارتفاعات شاهقة فوق الأرض، رؤية مستمرة للسحب والرطوبة ودرجة الحرارة وغيرها من المتغيرات في جميع أنحاء الكوكب. تحوم الأقمار الصناعية الثابتة بالنسبة للأرض فوق نقطة ثابتة على خط الاستواء، وترسل صورًا كل بضع دقائق. أما الأقمار الصناعية التي تدور في مدارات قطبية، فتحلق على ارتفاعات منخفضة، وتوفر تغطية عالمية بدقة أعلى.

تقيس الأجهزة الضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء وأطوال موجات بخار الماء. تكشف البيانات عن بنية العواصف، وتتتبع الأعاصير المدارية، وترصد الرماد البركاني، وتقدر كمية الأمطار. كما تستخلص أجهزة قياس الأعاصير بيانات عن الملامح الرأسية لدرجة الحرارة والرطوبة، والتي تُكمل قياسات البالونات.

تُعدّ صور الأقمار الصناعية مألوفة لدى الجمهور من خلال التلفزيون والمواقع الإلكترونية. وفي مكاتب التنبؤات الجوية، تُستخدم البيانات نفسها كمياً لتهيئة النماذج والتحقق منها. وتشكل الشبكة العالمية لأقمار الأرصاد الجوية عنصراً أساسياً في نظام الرصد.

تواصل الأجيال الجديدة من الأقمار الصناعية تحسين الدقة المكانية والزمانية.