极轨气象卫星，全称极地太阳同步轨道气象卫星，因其轨道倾角（轨道平面与赤道平面的夹角）接近90°（小于100°）而得名，属于气象卫星的一种。极轨气象卫星的运行轨道在地球上空800-1000千米之间，它沿南北方向向经两极附近运转，由于地球自西向东自转，因此极轨气象卫星在一天内可将地球巡视两遍。

极轨气象卫星观测是获取全球范围内地球物理学参数的重要手段，极轨气象卫星观测的覆盖范围大、时空分辨率高、均匀一致性好，卫星数据可广泛应用于对地球环境资源的动态监测。经过五十多年的发展，目前极轨气象卫星应用主要在天气预报、数值天气预报、气候变化研究、环境和自然灾害监测四个方面。

1988年9月，中国第一颗极轨气象卫星“风云一号”A星发射成功，成为继美国和苏联之后第三个自行研制和发射极轨气象卫星的国家，填补了中国应用气象卫星的空白，揭开了在防灾减灾、应对气候变化和国民经济建设中使用国产气象卫星的序幕。

极轨卫星在离地面720至800公里的轨道上运行，它们的轨道通过地球的南北极，而且它们的轨道是与太阳同步的，也就是说，它们每天两次飞越地球表面上的一个点，而且总是在同一个钟点。美国、中国、印度和俄罗斯拥有极轨气象卫星。

极轨气象卫星主要为中长期的天气预报和中长期的气候监测和环境监测服务。

对于极轨卫星而言，一颗卫星每12小时可以观测特定地区一次，而气象卫星主要监测天气系统，大气状态，在上、下午时间段差异很大。因此，极轨气象卫星采用组网观测方式，“上午”过境一颗卫星、“下午”过境一颗卫星，再加上夜间两次过境，其全球观测数据的时间分辨率可达6小时。

有经验的专业人员可以分析气象卫星的红外线图象，通过它他们可以确定云的高度和类型、计算地面和水面的温度，他们可以确定海面的污染、潮汐和海流。对航海业来说，海流的信息是非常重要的，因为他们依此可以制订省油的航线。渔民和农民希望知道地面或海面的温度，来保护他们的作物受冻或提高他们的捕获量。连厄尔尼诺暖流现象都可以被转化成图象。红外线图片测量地面的温度，可以用来预报火灾发生的可能性。一般这些红外线图象是灰色的，但通过计算机处理它们可以变成多色的，来提高它们的对比度。观察山上的冰雪情况可以提供年内河流供水的情报，为防汛和灌溉提供宝贵的预报。除此之外海面上冰山的情况对航海业来说也是非常重要的。对海流的观察还可以提供对泄露油毯的发展的预报。气象卫星对沙暴的观察对人类对这个现象的理解和预报起了非常重要的作用。比如每年春天中国的沙暴可以一直跨越太平洋到达美国。在非洲每年夏季大量撒哈拉沙漠的沙暴被刮进大西洋，有时可以到达南美洲。

世界上目前分辨率最高的气象卫星是美国国防部的气象卫星DMSP。它的飞行高度是720公里。它可以分辨出地面上油车大小的物体。而且它可以在夜里拍可见光的照片，它利用的是月光来照明。它拍的城市灯光、火山爆发、大火、闪电、流星、油田和极光的照片是非常动人的。这些图片可以用来计算一个地区使用能源的量。天文学家用它们来确定一个观察点的光污染程度。