太阳同步轨道的半长轴、偏心率和倾角这三个轨道要素须满足下式：

式中为轨道半长轴，为偏心率，为倾角。

由公式可以得知：太阳同步轨道的倾角必须大于90°，即它是一条逆行轨道。在圆轨道时，倾角最大为180°，所以太阳同步轨道的高度不会超过6000千米。在太阳同步轨道上运行的卫星，以相同方向经过同一纬度的当地时间是相同的。例如卫星由南向北（升段）经过北纬40°上空是当地时间早晨8点，以后升段经过北纬40°都是当地时间早晨8点。由于地球公转，地球上同一地点在相同时间的光照条件随季节的不同有明显变化，但是在一段不长的日子里光照条件大致相同。选择适当的发射时间，可以使卫星经过一些地区时这些地区始终具有比较好的光照条件，并且卫星在这些地区的上空始终处于太阳光的照射下，不会进入地球阴影，这时太阳电池可以充足供电而不会中断。倾角稍大于90°的太阳同步轨道还兼有极轨道的特点，可以俯瞰整个地球表面。气象卫星、地球资源卫星和光学成像侦察卫星一般都采用太阳同步轨道，以使所拍摄的地面目标的图像最好。太阳同步轨道对于轨道的精度要求较高，为了较长时间都能与太阳“同步”，卫星需要设有轨道控制系统，用于轨道保持，即修正轨道误差和不断克服摄动力影响等。

太阳同步轨道上的卫星在经过地球上同一纬度地区时，与当地时间相同