用來監視海上艦隻和潛艇活動，偵察艦艇上雷達信號和無線電通信的偵察衛星。海洋監視衛星能有效探測和鑒別海上艦船並準確地確定其位置、航向和航速。這種監視由主動型和被動型兩類衛星成對協同進行。主動型衛星能提供艦船尺寸的情報；被動型衛星能提供艦船上電子設備的情報。衛星常採用傾角為63.4°（臨界傾角）、高度為1000公裡左右的近圓軌道。這種軌道近地點和遠地點所在的緯度不變，以保證成對衛星之間的距離不變。監視海洋的衛星與監視陸地的電子偵察衛星的區別在於：①陸地目標位置置固定，電子偵察常帶有戰略性質，衛星收集的信息可實時也可延時傳輸和分析；海洋監視基本上是戰術性的，因為海洋上的目標常常是運動的，衛星必須實時傳輸與分析數據。②海洋監視的地區占地球表面積的70％，衛星軌道應比電子偵察衛星的高，以便覆蓋更大的面積。③海洋監視衛星的工作方式有主動型和被動型兩種，而電子偵察衛星的工作方式主要是被動型。
海洋監視衛星按所攜帶監測設備的不同分為兩類。①電子偵察型（又稱被動型）海洋監視衛星：用多顆衛星同時截獲艦載雷達信號來測定水面艦隻的位置。衛星上隻帶被動式偵察設備，接收目標發射或輻射的雷達信號。這種方式與導航衛星采用的雙曲線導航法類似，即測出兩顆衛星收到海面某信號源的時間差（兩衛星到信號源的距離差），即可獲得以這兩顆衛星為焦點的雙曲面，再用另外兩顆衛星又可獲得一雙曲面，兩雙曲面之交線與地面的交點就是海面信號源的位置。這類衛星一般載有電子信息收集系統，如石英晶體視頻接收機、全向電子信息天線陣、多通帶濾波器和倍頻檢波器等。為探測潛航的核潛艇，還裝備有毫米波輻射儀和紅外掃描器。②雷達型（又稱主動型）海洋監視衛星：衛星上的雷達發射並接收由目標返回的波束，以確定目標的位置及其外形。用兩顆衛星同時測量可以消除或減少地面雜波的幹擾，容易探測到較小的目標。這類衛星能在惡劣氣象條件和海況下實施晝夜監測。衛星上一般載有大功率和大孔徑雷達，由拋物面天線掃描海上艦隻活動，然後通過無線電將收集的情報發回地球站，衛星上帶有核電源（見核動力衛星、核電源）。
美國從1971年12月開始發射“一箭四星”的試驗性電子偵察型海洋監視衛星。1976年4月發射正式使用的第一組“白雲”號電子偵察型海洋監視衛星；1977年和1980年又各發射第二、第三組。這三組衛星的軌道面互相間隔120°，組網工作。後來發射的衛星都用作替補失效的衛星。每顆衛星重約1噸。蘇聯從1967年底開始發射雷達型海洋監視衛星；從1974年開始發射電子偵察型海洋監視衛星。這兩類偵察衛星均混編在“宇宙”號衛星系列中。