氣象衛星的軌道大致有兩種，一種是太陽同步軌道，一種是地球靜止軌道。按照前一種軌道運行，衛星每天對地球表面巡視兩遍，其優點是可以獲得全球氣象資料，缺點是對某一地區每天只能觀測兩次。 若運行于地球靜止軌道，則可以對地球近1/5的地區連續進行氣象觀測，實時將資料送回地面，用四顆衛星均勻地布置在赤道上空，就能對全球中、低緯度地區氣象狀況進行連續監測；它的缺點是對緯度大于55度地區的氣象觀測能力差。這兩種衛星如果同時在天上工作，就可以優勢互補。

  ①極軌氣象衛星。飛行高度約為600～1500千米，衛星的軌道平面和太陽始終保持相對固定的交角，這樣的衛星每天在固定時間內經過同一地區2次，因而每隔12小時就可獲得一份全球的氣象資料。研究極區地球物理的科學衛星，必須采用這種軌道，絕大部分氣象和環境業務的低軌衛星亦采用極地軌道。

  ②同步氣象衛星。同步衛星是指運行軌道為對地靜止軌道的人造地球衛星。因與地面各點相對靜止不動。如果把同步衛星發射到赤道平面內，而且衛星在軌道上轉一圈的時間和地球自轉的時間一樣，這樣衛星總是呆在赤道上空的某處，從地面上看衛星在空中靜止不動，這樣的衛星稱為地球靜止衛星。它的運行高度約35800千米，其軌道平面與地球的赤道平面相重合。從地球上看，衛星靜止在赤道某個經度的上空。一顆同步衛星的觀測范圍為100個經度跨距，從南緯50°到北緯50°，100個緯度跨距，因而5顆這樣的衛星就可形成覆蓋全球中、低緯度地區的觀測網。當地球同步衛星的軌道傾角為０時，便成為地球靜止衛星。地球靜止衛星的周期要非常精確，周期大了衛星要向西漂移，周期小了衛星將向東漂移。從靜止衛星上能看到地球上４０％的面積，這樣在赤道上空有三顆互成１２０度角的靜止衛星，可以覆蓋全球，通訊、廣播常用這種衛星。