一般指极轨气象卫星，卫星在离地面约840千米的轨道上运行，轨道为太阳同步轨道，并通过地球南北两极（轨道倾角约为90°）。美国、中国、印度和俄罗斯拥有极轨气象卫星。气象卫星一般运行于极地轨道或地球同步轨道。其中，极轨气象卫星可以提供全球成像和大气探测，并且是地球南北极地区高频次观测的唯一工具。利用全球极轨卫星星座，可进行全球大气和地球表面的高空间分辨率和一定时间频次间隔的观测。极轨气象卫星在中期数值天气预报、气候诊断和预测以及自然灾害和环境监测等方面都可以提供有效的观测资料。

中国研制的第一颗极轨气象卫星FY-1A星于1988年9月7日发射成功。中国第一代极轨业务气象卫星，FY-1C星是中国第一颗三轴稳定太阳同步极地轨道业务气象卫星，于1999年5月10日发射成功；FY-1D星于2002年5月15日发射成功。FY-1卫星在森林、草原、火灾、水灾、大雾、雪灾和沙尘暴等灾害和环境监测等领域发挥了重要作用，并被世界气象组织纳入全球业务应用气象卫星序列。

中国第二代极轨气象卫星FY-3A星（首发星）于2008年5月27日发射成功。与FY-1卫星相比，FY-3卫星的技术状态有很大改变，卫星装载了11种探测仪器，能获取全球多种大气、海表和陆地表面特性参数，功能明显提高，国际气象卫星协调组织已将其纳入新一代世界极轨气象卫星网发展规划。

美国极轨气象卫星包括美国国家海洋和大气管理局运行管理的民用“诺阿”（NOAA，又称极轨业务环境卫星）和美国国防部运行管理的军用“国防气象卫星计划”卫星。21世纪10年代末，“诺阿”在轨的有4颗（诺阿-15、诺阿-16、诺阿-18和诺阿-19卫星），其中诺阿-19卫星于2009年2月成功发射，它也是此系列卫星的最后一颗。“国防气象卫星计划”还有6颗在轨工作，包括第六代（2颗国防气象卫星计划5D-2）和第七代（4颗国防气象卫星计划5D-3）。