Unele nave spațiale sunt construite pentru a sosi și a rămâne. O navă spațială intră pe orbită în jurul unui corp țintă și îl studiază timp de luni sau ani, colectând date pe parcursul mai multor treceri, mai degrabă decât în ​​timpul unui scurt survol.

Compromisul este combustibilul. Intrarea pe orbita unei planete îndepărtate necesită o schimbare mare de viteză, ceea ce înseamnă fie un sistem de propulsie greu, fie o abordare lentă și eficientă din punct de vedere al consumului de combustibil, folosind asistență gravitațională și frânare aerodinamică.

Orbitere notabile

• Orbitatorul de recunoaștere de pe Marte
• Cassini la Saturn
• Orbitatorul de recunoaștere lunară
• Juno la Jupiter

Navele spațiale transportă adesea mai multe instrumente: camere, spectrometre, radar și magnetometre. Datele se întorc lent printr-o legătură radio de mici dimensiuni, așa că stocarea și compresia la bord contează la fel de mult ca instrumentele în sine.