Weersatellieten, die hoog boven de aarde in een baan om de aarde draaien, bieden een continu beeld van wolken, vochtigheid, temperatuur en andere variabelen over de hele planeet. Geostationaire satellieten zweven boven een vast punt op de evenaar en leveren elke paar minuten beelden. Satellieten in een polaire baan vliegen lager en bieden wereldwijde dekking met een hogere resolutie.

Instrumenten meten zichtbaar licht, infraroodstraling en de golflengte van waterdamp. De gegevens onthullen de structuur van stormen, volgen tropische cyclonen, monitoren vulkanische as en schatten de neerslag. Sondeerapparaten registreren verticale profielen van temperatuur en vochtigheid die een aanvulling vormen op de ballonwaarnemingen.

Satellietbeelden zijn bij het grote publiek bekend van televisie en websites. In weersvoorspellingsbureaus worden dezelfde gegevens kwantitatief gebruikt om modellen te initialiseren en te verifiëren. Het wereldwijde netwerk van weersatellieten vormt een cruciaal onderdeel van het observatiesysteem.

Nieuwe generaties satellieten blijven de ruimtelijke en temporele resolutie verbeteren.