Niektóre statki kosmiczne są budowane tak, aby docierać i pozostawać na miejscu. Orbiter wchodzi na orbitę wokół ciała docelowego i bada je przez miesiące lub lata, zbierając dane podczas wielu przelotów, a nie tylko podczas krótkiego przelotu.

Kompromisem jest paliwo. Wejście na orbitę wokół odległej planety wymaga dużej zmiany prędkości, co oznacza albo ciężki układ napędowy, albo powolne, oszczędne podejście z wykorzystaniem wspomagania grawitacyjnego i hamowania aerodynamicznego.

Znani orbiterzy

• Mars Reconnaissance Orbiter
• Cassini na Saturnie
• Lunar Reconnaissance Orbiter
• Junona na Jowiszu

Orbitery często posiadają wiele instrumentów: kamery, spektrometry, radary i magnetometry. Dane przesyłane są powoli przez niewielkie łącze radiowe, dlatego przechowywanie danych i kompresja na pokładzie są równie ważne, jak same instrumenty.