ดาวเทียมจัดเป็นยานอวกาศแบบแรก ที่มนุษย์ส่งขึ้นไปโคจรรอบโลกเพื่อสำรวจอวกาศ วงโคจรของดาวเทียมมีอยู่ 3 ชนิด คือ วงโคจรระดับต่ำ วงโคจรระดับกลาง และวงโคจรค้างฟ้า ตัวอย่างดาวเทียม เช่น ดาวเทียมสปุตนิก

ดาวเทียม (Satellite) คือ อุปกรณ์ที่มนุษย์สร้างขึ้นแล้วส่งขึ้นไปโคจรรอบโลก เพื่อใช้ประโยชน์ในด้านต่างๆ เช่น ถ่ายภาพ ตรวจอากาศ โทรคมนาคม และปฏิบัติการทางวิทยาศาสตร์ เป็นต้น ดังนั้นกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล และกล้องโทรทรรศน์อวกาศจันทรา จึงจัดเป็นดาวเทียมด้วย

ดาวเทียมถูกส่งขึ้นสู่อวกาศโดยติดตั้งบนจรวด หรือยานขนส่งอวกาศ​ ดาวเทียมดวงแรกของโลกเป็นของสหภาพโซเวียตชื่อ สปุตนิก 1 (Sputnik 1) ถูกส่งขึ้นสู่อวกาศเมื่อวันที่ 4 ตุลาคม 2500 นับเป็นจุดเริ่มต้นของยุคอวกาศ

ดาวเทียมสามารถโคจรรอบโลกได้เมื่อมีความเร็วตามแนวระดับที่เหมาะสม ความเร็วตามแนวระดับที่ทำให้ดาวเทียมโคจรรอบโลกได้เรียกว่า ความเร็วโคจรรอบโลก ดาวเทียมยิ่งอยู่สูงจากพื้นโลกมากขึ้น ยิ่งมีความเร็วโคจรรอบโลกน้อยลง ถ้าทำให้ดาวเทียมที่กำลังโคจรรอบโลกมีความเร็วมากขึ้น ดาวเทียมจะหลุดออกจากวงโคจรของโลก ถ้าทำให้ดาวเทียมที่กำลังโคจรรอบโลกมีความเร็วลดลง ดาวเทียมจะตกลงสู่พื้นโลก

ความเร็วโคจรรอบโลกของดาวเทียมที่ความสูงต่างๆ จากผิวโลก

ดาวเทียมที่โคจรอยู่รอบโลกมีวงโคจรที่แตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับประเภท และวัตถุประสงค์ในการใช้งาน วงโคจรของดาวเทียมแบ่งตามระดับความสูงจากพื้นโลก ดังนี้

1. วงโคจรระดับต่ำ

อยู่สูงจากพื้นโลกไม่เกิน 1,000 กม. เหมาะสำหรับการถ่ายภาพรายละเอียดสูง ติดตามสังเกตการณ์อย่างใกล้ชิด แต่เนื่องจากวงโคจรประเภทนี้อยู่ใกล้พื้นผิวโลกมาก ภาพถ่ายที่ได้จึงครอบคลุมพื้นที่เป็นบริเวณแคบ และไม่สามารถครอบคลุมบริเวณใดบริเวณหนึ่งได้นาน เนื่องจากดาวเทียมต้องเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงมาก

ดาวเทียมวงโคจรต่ำจึงนิยมใช้วงโคจรขั้วโลก (Polar Orbit) หรือใกล้ขั้วโลก (Near Polar Orbit) ดาวเทียมจะโคจรในแนวเหนือ-ใต้ ขณะที่โลกหมุนรอบตัวเอง ดาวเทียมจึงเคลื่อนที่ผ่านเกือบทุกส่วนของพื้นผิวโลก

2. วงโคจรระดับกลาง

อยู่ที่ระยะความสูงตั้งแต่ 1,000 กิโลเมตร จนถึง 35,000 กิโลเมตร สามารถถ่ายภาพ และส่งสัญญาณวิทยุครอบคลุมพื้นที่ได้เป็นบริเวณกว้างกว่าดาวเทียมวงโคจรต่ำ แต่หากต้องการสัญญาณให้ครอบคลุมทั้งโลก จะต้องใช้ดาวเทียมหลายดวงทำงานร่วมกันเป็นเครือข่าย และมีทิศทางของวงโคจรรอบโลกทำมุมเฉียงหลายทิศทาง

ดาวเทียมที่มีวงโคจรระยะปานกลางส่วนมากเป็นดาวเทียมนำร่อง เช่น เครือข่ายดาวเทียม GPS ประกอบด้วยดาวเทียมจำนวน 24 ดวง ทำงานร่วมกัน โดยส่งสัญญาณวิทยุออกมาพร้อมๆ กัน ให้เครื่องรับที่อยู่บนพื้นผิวโลกเปรียบเทียบสัญญาณจากดาวเทียมแต่ละดวง เพื่อคำนวณหาตำแหน่งพิกัดที่ตั้งของเครื่องรับ

3. วงโคจรค้างฟ้า

อยู่สูงจากพื้นโลกประมาณ 35,786 กม. มีเส้นทางโคจรอยู่ในแนวเส้นศูนย์สูตร ดาวเทียมจะหมุนรอบโลกด้วยความเร็วเชิงมุมเท่ากับโลกหมุนรอบตัวเอง ทำให้ดูเหมือนว่าดาวเทียมลอยนิ่งอยู่เหนือพื้นผิวโลกในตำแหน่งเดิมอยู่ตลอดเวลา จึงถูกเรียกว่า “ดาวเทียมวงโคจรสถิต หรือวงโคจรค้างฟ้า”

เนื่องจากดาวเทียมวงโคจรชนิดนี้อยู่ห่างไกลจากโลก และสามารถลอยอยู่เหนือพื้นโลกตลอดเวลา จึงนิยมใช้สำหรับการถ่ายภาพโลกทั้งดวง เฝ้าสังเกตการณ์การเปลี่ยนแปลงของชั้นบรรยากาศ และใช้ในการโทรคมนาคมข้ามทวีป อย่างไรก็ตาม ดาวเทียมวงโคจรค้างฟ้าจะต้องลอยอยู่ที่ระดับความสูง 35,786 กิโลเมตรเท่านั้น วงโคจรแบบนี้จึงมีดาวเทียมอยู่หนาแน่น และกำลังจะมีปัญหาการแย่งพื้่นที่ในอวกาศ

มนุษย์ใช้ประโยชน์จากดาวเทียมในด้านต่างๆ ดังนี้

- เพื่อการวิจัย ทางด้านดาราศาสตร์ เช่น ศึกษาวัตถุท้องฟ้าในช่วงคลื่นรังสีอัลตราไวโอเลต รังสีเอ็กซ์ รังสีแกมมา รังสีอินฟราเรด ได้แก่ ดาวเทียม SOHO
- ด้านอุตุนิยมวิทยา ใช้สำรวจเมฆ สภาพอากาศ เพื่อเป็นข้อมูลในการพยากรณ์อากาศ ดาวเทียมประเภทนี้เรียกว่า ดาวเทียมอุตุนิยมวิทยา ได้แก่ ดาวเทียม GOES-J
- เพื่อการสำรวจโลก เช่น สำรวจแหล่งทรัพยากรป่าไม้ แหล่งน้ำ ดาวเทียมประเภทนี้เรียกว่า ดาวเทียมสำรวจพิภพ ได้แก่ ดาวเทียม THEOS
- เพื่อการสื่อสาร ใช้ในการสื่อสารระยะไกล เช่น โทรศัพท์ วิทยุ โทรทัศน์ ดาวเทียมประเภทนี้เรียกว่า ดาวเทียมสื่อสาร ได้แก่ ดาวเทียมไทยคม ดาวเทียมอินเทลแซท
- เพื่อการจารกรรมหรือสงคราม เรียกว่า ดาวเทียมจารกรรม