对地观测卫星利用遥感器收集地球大气、陆地、海洋和地球轨道等目标辐射、反射或散射的电磁波信息，并将收集的信息存储回收或传输回地面，经地面信息处理后，得到反映目标状态、性质、分布、变化等的可用资料或情报，供用户使用。美国是发展对地观测卫星最早的国家，其于1959年2月28日发射了“发现者”号卫星系列的“发现者”1号军用光学成像侦察卫星。中国第一颗对地观测卫星是1975年11月26日发射的“返回式卫星-0-1”（FSW-0-1）。

对地观测卫星按遥感器类型可分为光学型和雷达型；按照信息下行方式可分为返回式和传输式；按用途可分为军用、民用、商用及军民两用。对地观测卫星一般包括侦察卫星、气象卫星、地球资源卫星、海洋卫星、大地测量卫星、环境与灾害监测卫星、搜索与救援卫星等。其中侦察卫星主要包括成像侦察卫星、电子侦察卫星、海洋监视卫星、预警卫星和空间物体监视卫星等。

对地观测卫星通常由卫星平台、遥感器、信息处理设备和信息传输设备组成。对地观测卫星观测范围广、速度快、谱段多，能有效获得多种信息，是卫星技术的主要应用方向之一。对地观测卫星的应用领域包括气象预报、国土普查、作物估产、森林调查、地质找矿、海洋预报、环境保护、灾害监测、城市规划、地图测绘以及军事侦察、导弹预警和战场评估等方面，其数据与信息已经成为国民经济、军事、外交、社会和环境的基础性和战略性资源。