從外太空對地球及其大氣層進行氣象觀測的人造地球衛星，它是衛星氣象觀測系統的空間部分。衛星攜帶有各種氣象遙感器，能夠接收和測量地球及其大氣層的可見光、紅外與微波輻射，並將它們轉換成電信號傳送到地面。地面臺站將衛星送來的電信號復原繪製成各種雲層、地表和洋面圖片，再經進一步的處理和計算，即可得出各種氣象資料。利用地面氣象站、氣球、飛機和火箭進行氣象觀測都有很大的局限性，地球上近80％的地區無法觀測。氣象衛星所能觀測的地域廣闊，觀測的時間長，觀測資料彙集迅速，因因而能提高氣象預報的質量，對災害性天氣預報更有重要的作用。氣象衛星所提供的氣象資料已被廣泛用於日常氣象業務、氣象科學、海洋學和水文學的研究。
分類 氣象衛星有不同的分類方法。一般按衛星的軌道分成兩類：太陽同步軌道氣象衛星（也稱極軌氣象衛星）和地球靜止軌道氣象衛星（簡稱靜止氣象衛星）。太陽同步軌道氣象衛星每天對全球表面巡視兩遍，對某一地區每天隻能進行兩次氣象觀測，觀測間隔在12小時左右。它的優點是可以獲得全球氣象資料。地球靜止軌道氣象衛星可以對地球近五分之一的地區連續進行氣象觀測，實時將資料送回地面。用4顆衛星均勻佈置在赤道上空，就能對全球的中、低緯度地區天氣系統的形成和發展連續監測。它的缺點是對高緯度地區(緯度大於55°)的氣象觀測能力較差。這兩類氣象衛星需要相互補充，對於地區性氣象業務，仍以地球靜止軌道氣象衛星為主。氣象衛星通常是軍民共用的。為瞭適應軍事活動的特殊需要，也有專門的軍用氣象衛星。例如美國的太陽同步軌道的“佈洛克”號軍事氣象衛星（見軍用衛星）。按任務氣象衛星還可分成試驗氣象衛星和氣象業務應用衛星兩類。
系統組成 氣象衛星通常由氣象觀測專用系統和保障系統兩部分組成。氣象觀測專用系統中的主要設備是氣象遙感儀器。目前，常用的氣象遙感儀器有三種：①多通道高分辨率掃描輻射計：它可以獲得可見光與紅外的雲圖。太陽同步軌道氣象衛星的可見光與紅外雲圖的星下點分辨率都在1公裡左右；地球靜止軌道氣象衛星的可見光雲圖的星下點分辨率為0.9～2.5公裡，紅外雲圖的星下點分辨率為5～12公裡。②高分辨率紅外分光計：它可以獲得大氣垂直溫度分佈和水汽分佈。③微波輻射計：它配合高分辨率紅外分光計工作，可以獲得雲層以下的大氣垂直溫度分佈和雲中的含水量。氣象觀測專用系統還包括衛星所載的磁帶機等數據存貯裝置和數據傳輸設備。
技術特點 氣象衛星在技術要求和設計上具有一些特點。
①軌道：氣象衛星采用太陽同步軌道或地球靜止衛星軌道。為瞭保證雲圖的質量，氣象衛星的太陽同步軌道呈圓形，偏心率要求小於千分之一，傾角大於90°，高度一般在800～1500公裡，以便飛經地球各地區時獲取的圖像具有相同的光照條件。地球靜止軌道氣象衛星對位置保持的精度要求不高，東西向為0.5°左右，南北向為1°左右，偏心率小於千分之一。
②姿態控制：為瞭保證雲圖的圖片質量，氣象衛星必須具有很高的姿態穩定性。太陽同步軌道氣象衛星要求姿態的變化率小於千分之幾度每秒，地球靜止軌道氣象衛星要求姿態的變化率小於0.0002度/秒和小於0.002度每半小時。氣象衛星對姿態的控制精度，要求一般為0.5°～1°。
③數據傳輸：氣象衛星的數據傳輸有4種：氣象遙感儀器獲得的原始數據向地面數據處理中心站傳輸，常用頻段為1700兆赫，數據傳輸速率較高，最高可達28兆比特/秒；氣象遙感儀器獲得的數據經衛星上初步處理後，實時向地面發送雲圖等氣象資料，常用頻段為137兆赫和1700兆赫，數據傳輸速率較低；氣象遙感儀器獲得的數據經傳到地面作各種數據處理後，再通過氣象衛星向各地廣播雲圖等氣象資料，常用頻段為1700兆赫；收集地面氣象站、海洋自動浮標和設置在無人值守地區的自動氣象站所獲得的溫度、壓力、濕度等環境資料，常用頻段為401和468兆赫。
主要衛星系列 氣象衛星的發展經歷瞭試驗和應用兩個階段。除美國和蘇聯外，日本和歐洲空間局於1977年也先後發射瞭氣象衛星，這些國傢和組織都參加世界氣象組織(WMO)安排的全球大氣研究計劃的第一期全球試驗（圖1）。主要的氣象衛星系列有：
①“流星”號氣象衛星系列：見“流星”號衛星。
②“泰羅斯”號氣象衛星系列：美國發射的世界第一個試驗氣象衛星系列，1960～1965年共發射10顆，除最後兩顆為太陽同步軌道外，其餘的軌道傾角為48°和58°。
③“艾薩”號衛星：美國第一代太陽同步軌道氣象業務應用衛星。1966～1969年間先後發射瞭9顆，軌道傾角約102 °，軌道高度約1400公裡，雲圖的星下點分辨率為4公裡。
④“泰羅斯N/諾阿”衛星系列：見“泰羅斯N/諾阿”衛星。
⑤“靜止氣象衛星”(GMS)：日本的地球靜止軌道氣象業務應用衛星（圖2），共2顆，分別於1977年和1981年發射，可見光和紅外雲圖的星下點分辨率分別為1.25公裡和5公裡。
⑥“氣象衛星”(Meteosat)：歐洲空間局的地球靜止軌道氣象業務衛星，共2顆，分別於1977年和1981年發射，可見光、紅外雲圖和水汽圖的星下點分辨率分別為2.5公裡、5公裡和5公裡。
⑦“地球靜止環境業務衛星”：見“地球靜止環境業務衛星”。
⑧“印度衛星”(Insat)：印度的通信、廣播和氣象多用途衛星，它的可見光和紅外雲圖的星下點分辨率分別為2.7公裡和11公裡。