经典卫星大地测量学着重研究地球几何形状、定向及其变化，并在实际应用中研究在地球表面上点的定位、重力及其变化；现代卫星大地测量则不仅仅能在地表上长时间以10^-9精度定位，而且它已远远超过原来经典的目标，已经涉及多种学科领域，可以提供和处理涉及地球动力学、行星学、大气学、海洋学、板块运动学和冰川学等其他学科所需的信息，提供多种学科领域长期以来很难取得的数值和有可能解决它们相应的困惑。卫星大地测量数据从狭义方面说，其主要内容涉及3个方面，即几何定位数据、地球旋转轴定向数据和重力场数据。

1957年人造地球卫星的出现，使得人类有能力从太空认知地球，也给大地测量带来了巨大变革。1958年仅根据对苏联“人造地球卫星”2号几个星期目视观测资料，就推算得出较准确的地球扁率为1:298.24。1959年又按“先锋”1号卫星的观测数据，进一步推知地球的南、北半球不对称，大地水准面在北极处隆起约10米，南极处下陷约20米。这两项成就说明卫星大地测量学可以解决常规大地测量长期面临的难题。20世纪60年代，按人造地球卫星的观测数据求出较精确的地球引力场模型和分辨率达几百千米的大地水准面起伏。20世纪70年代，子午卫星多普勒观测技术的广泛应用，可以±1米的精度测定遍及全球的地面站的地心坐标；激光对卫星测距达到厘米级的精度，并制成流动式激光测距仪，可以测定地面站精确位置、极移和地球自转的短周期变化；利用“吉奥斯”3号卫星的星载雷达测高技术，首次成功地测定了海洋表面形状，从而可以较精确地推求全球大地水准面，开启了观测海洋的新纪元；随之，以美国SEASAT雷达卫星数据为研究对象开启干涉测量技术研究，为全球及区域尺度的地形测绘与形变监测提供了新的方法和手段。20世纪80年代起，全球定位系统（GPS）等卫星导航定位系统的建立和发展，使人们能在短时间内在全球任意空间尺度上以10⁻⁶～10⁻⁹的相对精度进行定位，从根本上突破了传统大地测量的时空局限性，并迅速在全球普及，成为大地测量的常规技术。21世纪初，重力测量卫星CHAMP、GRACE和GOCE的成功发射，昭示着人类迎来了一个前所未有的卫星重力探测时代；基于重力卫星数据，在高精度高分辨率地球重力场及其时变模型建立方面取得了丰富的研究成果，并揭示出卫星重力已成为研究全球系统物质迁移及地球内部结构最具潜力的技术手段。

由于现代空间（卫星）技术和信息技术的飞跃发展，导致卫星大地测量学，经历了根本性的变化和发展。卫星大地测量有以下几个重要的特点：提供协调一致的全球性大地测量数据；提供地心三维大地测量数据；提供在合理复测周期内动态大地测量时间序列数据；使经典大地测量数据的精度提高了2～3个数量级。

卫星大地测量可快速而精确地获取全球性观测资料，具有全天候、自动化等优点，日益成为现代大地测量的主要方法和手段。在原理上分为几何法和动力法。

卫星大地测量几何法：这种方法不涉及卫星的轨道运动，将卫星（S1、S2、S3）作为高空观测目标，由几个地面站（A、B、C）同步观测，即可按三维三角测量法计算这些站的相对位置，实现远距离的大地联测。

20世纪60年代，很多国家曾用几何法建立空间三角网和地面三角网的洲际联测。其中规模较大的是美国国家大地测量局主持的世界人造卫星三角网联测。它包括分布在全球的45个测站，网点间的距离4000～4500千米，网的长度因子由长1200～3500千米的7条地面基线提供。这些基线分别位于北美、欧洲、非洲和澳大利亚，用电磁波测距仪测量。整个网经过平差后，点的坐标的中误差平均±4.7米，网的平均长度相对误差±5×10⁻⁷。中国在1975年采用这种方法开展了海南岛与大陆的联测。

卫星大地测量动力法：利用卫星距地球较近的特点，将它作为地球引力场的敏感器进行轨道摄动观测，就可推求地球形状和引力场参数，同时可以精确计算卫星轨道和确定地面站的坐标；而且，卫星沿着以地球质心为其焦点之一的椭圆轨道运行，所以这样测定的地面站坐标是相对于地球质心的绝对位置。地球引力、大气阻力、日月引力、太阳光压、地球潮汐（海潮、固体潮和大气潮）等对卫星轨道都有影响，研究和测定卫星轨道在这些影响之下的变化，是卫星大地测量动力法的基础。

包括全球导航卫星系统、卫星激光测距、卫星重力测量、卫星多普勒测量、卫星雷达测高、合成孔径雷达干涉测量等。