Orbitujące wysoko nad Ziemią satelity pogodowe zapewniają ciągły obraz chmur, wilgotności, temperatury i innych zmiennych na całej planecie. Satelity geostacjonarne unoszą się nad stałym punktem na równiku i co kilka minut przesyłają obrazy. Satelity na orbicie polarnej latają niżej i zapewniają globalny zasięg z wyższą rozdzielczością.

Instrumenty mierzą światło widzialne, promieniowanie podczerwone i długość fal pary wodnej. Dane ujawniają strukturę burzy, śledzą cyklony tropikalne, monitorują pył wulkaniczny i szacują opady. Sondy generują pionowe profile temperatury i wilgotności, które uzupełniają obserwacje z balonów.

Zdjęcia satelitarne są znane opinii publicznej z telewizji i stron internetowych. W biurach prognozowania pogody te same dane są wykorzystywane ilościowo do inicjalizacji i weryfikacji modeli. Globalna sieć satelitów meteorologicznych stanowi kluczowy element systemu obserwacyjnego.

Nowe generacje satelitów stale poprawiają rozdzielczość przestrzenną i czasową.