Meteorologické družice obíhají vysoko nad Zemí a poskytují nepřetržitý pohled na oblačnost, vlhkost, teplotu a další proměnné na celé planetě. Geostacionární družice se vznášejí nad pevným bodem na rovníku a poskytují snímky každých několik minut. Satelity obíhající polárně letí níže a poskytují globální pokrytí s vyšším rozlišením.

Přístroje měří viditelné světlo, infračervené záření a vlnové délky vodní páry. Data odhalují strukturu bouří, sledují tropické cyklóny, monitorují sopečný popel a odhadují srážky. Sonary zaznamenávají vertikální profily teploty a vlhkosti, které doplňují pozorování balonem.

Satelitní snímky jsou veřejnosti známy z televize a webových stránek. V předpovědních kancelářích se stejná data kvantitativně používají k inicializaci a ověřování modelů. Globální síť meteorologických satelitů tvoří klíčovou součást pozorovacího systému.

Nové generace satelitů nadále zlepšují prostorové a časové rozlišení.