Orbitando a grande altitude acima da Terra, os satélites meteorológicos fornecem uma visão contínua das nuvens, da humidade, da temperatura e de outras variáveis ​​em todo o planeta. Os satélites geoestacionários pairam sobre um ponto fixo no equador e transmitem imagens a cada poucos minutos. Os satélites de órbita polar voam mais baixo e oferecem uma cobertura global com maior resolução.

Os instrumentos medem a luz visível, a radiação infravermelha e os comprimentos de onda do vapor de água. Os dados revelam a estrutura das tempestades, rastreiam ciclones tropicais, monitorizam cinzas vulcânicas e estimam a precipitação. Os sensores geofísicos obtêm perfis verticais de temperatura e humidade que complementam as observações feitas por balões.

As imagens de satélite são familiares ao público através da televisão e dos sites da internet. Nos gabinetes de previsão meteorológica, os mesmos dados são utilizados quanitativamente para inicializar e verificar modelos. A rede global de satélites meteorológicos constitui uma componente crítica do sistema de observação.

As novas gerações de satélites continuam a melhorar a resolução espacial e temporal.