Vissa rymdfarkoster är byggda för att anlända och stanna. En orbitalfarkost går in i omloppsbana runt en målkropp och studerar den under månader eller år, och samlar in data över många passager snarare än under en kort förbiflygning.

Avvägningen är bränsle. Att gå in i omloppsbana runt en avlägsen planet kräver en stor hastighetsförändring, vilket innebär antingen ett tungt framdrivningssystem eller en långsam, bränsleeffektiv inflygning med hjälp av gravitationshjälp och aerobromsning.

Anmärkningsvärda orbitrar

• Mars Reconnaissance Orbiter
• Cassini på Saturnus
• Månspaningsorbiter
• Juno på Jupiter

Orbitrar bär ofta med sig flera instrument: kameror, spektrometrar, radar och magnetometrar. Data återkommer långsamt över en liten radiolänk, så lagring och komprimering inbyggd spelar lika stor roll som instrumenten själva.