采用光学遥感技术从太空对地面目标或其他感兴趣的目标进行成像，记录后返回或传输回地面，经地面加工处理和判读识别后，从中获取各种军事情报。

光学成像侦察卫星起源于20世纪50年代“先锋”号卫星和“探险者”号卫星上的在轨试验。1959年2月28日美国发射的“发现者”号卫星系列的“发现者”1号试验卫星是第一个光学成像侦察卫星。1959年8月13日美国开始发射部署光学成像侦察卫星“锁眼”号卫星系列。苏联于1962年开始发射部署照相侦察卫星“天顶”号卫星。随后许多国家相继开始研制发射光学成像侦察卫星。最具代表性的高分辨率光学成像侦察卫星为美国的“锁眼”12号（KH-12），其分辨率高达0.1米，可以清楚地分辨地面汽车、坦克、飞机等军事目标型号以及人员数量等。

光学成像侦察卫星按探测器种类可分为返回式胶片成像侦察卫星与光电式传输型光学侦察卫星两类。胶片式成像侦察卫星又称照相侦察卫星。早期返回式胶片成像侦察卫星的分辨率高。按照成像谱段可分为可见光成像（0.4～0.7微米）、红外成像（0.7～18微米），可见光成像分辨率高，红外成像可用于夜间侦察。可见光成像又可按照光谱分辨率分为全色（一个谱段的黑白图像）、多光谱（光谱分辨率为十分之一波长）和高光谱（光谱分辨率为百分之一波长）。全色成像分辨率高，多光谱与高光谱成像可获得更多信息，用于揭示伪装、识别目标。按照成像方式又可分为扫描成像和凝视成像两种，凝视成像主要用于目标监视。随着光电器件的成熟和使用的便利性，光学成像侦察卫星主要使用光电式传输型。

光学成像侦察卫星为呈现目标细节信息，提升空间分辨率，多采用500～1000千米的低轨轨道。为对目标进行持续侦察以获得目标的状态变化信息，多采用中高轨轨道。光学成像侦察卫星的发展方向是提供综合性能，通过更大的视场敏感器、更多的小卫星星座，以及高轨凝视提高时间分辨率，通过超光谱敏感器和图像融合技术提高监视和识别能力。