Tàu vũ trụ cần phải hướng đến một nơi nào đó. Tấm pin mặt trời cần Mặt trời. Ăng-ten cần Trái đất. Camera cần mục tiêu. Hệ thống điều khiển định hướng giúp giữ cho phương tiện luôn ở đúng hướng, và nó hoạt động trong môi trường không có không khí và không có ma sát để làm giảm chuyển động không mong muốn.

Có ba phương pháp chính thực hiện công việc này. Bánh xe phản lực quay các khối lượng bên trong để xoay tàu vũ trụ. Động cơ đẩy phun ra những luồng nhiên liệu nhỏ. Bộ tạo momen từ tính đẩy ngược lại từ trường Trái đất, hữu ích trong các quỹ đạo thấp.

Các chế độ thái độ điển hình

• Điểm thiên đỉnh hướng về Trái đất.
• Chế độ an toàn với ánh nắng mặt trời, các tấm pin hướng về phía mặt trời.
• Giữ vị trí cố định theo quán tính so với các vì sao.
• Thao tác xoay chuyển giữa các mục tiêu

Các bánh xe phản lực bị mòn và bão hòa. Khi đó, các động cơ đẩy hoặc nam châm phải làm giảm độ bão hòa của chúng, tiêu tốn nhiên liệu quý giá. Các kỹ sư thiết kế hệ thống dự phòng vì một tàu vũ trụ bị kẹt không thể tiếp cận để sửa chữa.