Dünya'nın çok yukarısında yörüngede bulunan hava durumu uyduları, tüm gezegen genelinde bulutlar, nem, sıcaklık ve diğer değişkenler hakkında sürekli bir görüntü sağlar. Jeostasyonel uydular ekvator üzerindeki sabit bir noktanın üzerinde bulunur ve birkaç dakikada bir görüntü gönderir. Kutupsal yörüngeli uydular daha alçakta uçar ve daha yüksek çözünürlükle küresel kapsama alanı sağlar.

Cihazlar görünür ışığı, kızılötesi radyasyonu ve su buharı dalga boylarını ölçer. Elde edilen veriler fırtına yapısını ortaya çıkarır, tropikal siklonları izler, volkanik külü takip eder ve yağış miktarını tahmin eder. Ses ölçüm cihazları ise balon gözlemlerini tamamlayan dikey sıcaklık ve nem profilleri elde eder.

Uydu görüntüleri, televizyon ve internet sitelerinden kamuoyuna tanıdık gelmektedir. Tahmin ofislerinde de aynı veriler, modelleri başlatmak ve doğrulamak için nicel olarak kullanılmaktadır. Küresel hava durumu uyduları ağı, gözlem sisteminin kritik bir bileşenini oluşturmaktadır.

Yeni nesil uydular, mekansal ve zamansal çözünürlüğü sürekli olarak geliştiriyor.