在卫星上携带有各种气象观测仪器，测量注入大气温度、湿度、风、云等。气象要素以及各种天气现象，这种专门用于气象目的的卫星称作气象卫星（meteorological satellite）。

卫星所载各种气象遥感器，接收和测量地球及其大气层的可见光、红外和微波辐射，并将其转换成电信号传送给地面站。地面站将卫星传来的电信号复原，绘制成各种云层、地表和海面图片，再经进一步处理和计算，得出各种气象资料。气象卫星观测范围广，观测次数多，观测时效快，观测数据质量高，不受自然条件和地域条件限制，它所提供的气象信息已广泛应用于日常气象业务、环境监测、防灾减灾、大气科学、海洋学和水文学的研究。气象卫星也是世界上应用最广的卫星之一，美国、前苏联/俄罗斯、法国和中国等众多国家都发射了气象卫星。

1960年4月1日，美国发射了世界上第一颗试验性气象卫星“泰罗斯”1号。这颗试验气象卫星呈18面柱体，高48厘米，直径107厘米。星上装有电视摄像机、遥控磁带记录器及照片资料传输装置。它在700千米高的近圆轨道上绕地球运转1135圈，共拍摄云图和地势照片22952张，有用率达60%。具有当时最优秀的技术性能。1966年2月3日，美国研制并发射了第一颗实用气象卫星“艾萨”1号，它是美国第二代太阳同步轨道气象卫星，轨道高度约1400千米，云图的星下点分辨率为4000米。从1966年至1969年间，共发射了9颗，获得了大量气象资料。它的发射成功开辟了世界气象卫星研制的新领域，大大减少了由于气象原因造成的各种损失。

中国1988年9月7日发射了第一颗气象卫星—“风云一号”太阳同步轨道气象卫星。卫星云图的清晰度可与美国“诺阿”卫星云图媲美，但由于星上元器件发生故障，它只工作了39天。后成功发射了四颗极轨气象卫星（风云号）和三颗静止气象卫星（风云二号），经历了从极轨卫星到静止卫星，从试验卫星到业务卫星的发展过程。同时还建立了以接收风云卫星为主、兼收国外环境卫星的卫星地面接收和应用系统，在气象减灾防灾、国民经济和国防建设中发挥了显著作用。我国是世界上少数几个同时拥有极轨和静止气象卫星的国家之一，是世界气象组织对地观测卫星业务监测网的重要成员。