氣象衛星在高空軌道上運行，持續監測全球的雲層、濕度、溫度和其他氣象變數。地球靜止軌道衛星懸停在赤道上的固定點上空，每隔幾分鐘傳輸一次影像。極地軌道衛星飛行高度更低，提供更高解析度的全球覆蓋。

這些儀器測量可見光、紅外線輻射和水蒸氣的波長。數據揭示風暴結構、追蹤熱帶氣旋、監測火山灰並估算降雨量。探測器取得溫度和濕度的垂直剖面數據，與氣球觀測結果相輔相成。

大眾透過電視和網站對衛星影像並不陌生。在氣象預報機構，同樣的數據也被用於定量分析，以初始化和驗證模型。全球氣象衛星網路是觀測系統的重要組成部分。

新一代衛星不斷提高空間和時間解析度。