Orbitând sus deasupra Pământului, sateliții meteorologici oferă o imagine continuă a norilor, umidității, temperaturii și a altor variabile de pe întreaga planetă. Sateliții geostaționari plutesc deasupra unui punct fix de pe ecuator și furnizează imagini la fiecare câteva minute. Sateliții de pe orbită polară zboară mai jos și oferă o acoperire globală cu o rezoluție mai mare.

Instrumentele măsoară lumina vizibilă, radiația infraroșie și lungimile de undă ale vaporilor de apă. Datele dezvăluie structura furtunii, urmăresc cicloanele tropicale, monitorizează cenușa vulcanică și estimează precipitațiile. Sondele preiau profiluri verticale de temperatură și umiditate care completează observațiile cu balonul.

Imaginile din satelit sunt familiare publicului de la televizor și de pe site-uri web. În birourile de prognoză, aceleași date sunt utilizate cantitativ pentru inițializarea și verificarea modelelor. Rețeaua globală de sateliți meteorologici formează o componentă critică a sistemului de observare.

Noile generații de sateliți continuă să îmbunătățească rezoluția spațială și temporală.