Los satélites meteorológicos, que orbitan a gran altura sobre la Tierra, ofrecen una visión continua de las nubes, la humedad, la temperatura y otras variables en todo el planeta. Los satélites geoestacionarios se sitúan sobre un punto fijo del ecuador y envían imágenes cada pocos minutos. Los satélites de órbita polar vuelan a menor altitud y proporcionan cobertura global con mayor resolución.

Los instrumentos miden la luz visible, la radiación infrarroja y las longitudes de onda del vapor de agua. Los datos revelan la estructura de las tormentas, permiten rastrear los ciclones tropicales, monitorear la ceniza volcánica y estimar las precipitaciones. Los sondeos obtienen perfiles verticales de temperatura y humedad que complementan las observaciones realizadas con globos.

Las imágenes satelitales son familiares para el público gracias a la televisión y los sitios web. En las oficinas de pronóstico, estos mismos datos se utilizan cuantitativamente para inicializar y verificar modelos. La red global de satélites meteorológicos constituye un componente fundamental del sistema de observación.

Las nuevas generaciones de satélites siguen mejorando la resolución espacial y temporal.