卫星通信
地球上发射无线电信号给卫星，卫星又转发信号给地球，称为卫星通信。能进行卫星通信的卫星称为通信卫星。
通信卫星主要分为两种。一种是用于电话、手机、传真、数据传输的电信卫星；另一种是用于广播电视的广播卫星。通信卫星大部分运行在静止轨道上，可覆盖地球40%以上的面积，也有一些通信卫星采用大椭圆轨道和近地轨道。
导航定位
以前，轮船靠北斗星、灯塔、岛屿和地貌等指引航行；飞机以江河、山峰、城市、无线电台和经纬度等地标作为飞行的标志。这样的航行很不准确和精确。人们想，如果在天上安装上北斗星、航标灯该多好啊！因此，导航卫星诞生了。轮船、飞机、汽车、导弹、火箭等都以导航卫星作为“航标灯”，有了精确的经纬度和时间、空间概念。
导航定位的卫星有导航卫星等。在这些卫星上装有光信标机、无线电信标机、应答机等。人们知道这种卫星在太空的位置、到地面的距离和运行速度后，也就知道了自己的位置，因此可以作为定位、导航的“航标灯”。地面固定或移动的物体、空中飞机和海上舰艇，都可以利用导航卫星确定自己的坐标。导航卫星轨道大多为极轨道和静止轨道，12颗、24颗卫星组成导航星座。
地球观测
地球观测卫星好像一个站在太空的瞭望哨，观察着地球的一举一动，为人们利用地球资源提供帮助。对地观测卫星按功能分为气象卫星、海洋卫星、测量卫星、地球资源卫星、侦察卫星等，统称为地球观测卫星，中国称为遥感卫星。在这些卫星上装有对地观测的照相仪器、从紫外光到远红外光各种波长的遥感仪器及其他探测仪器。各种仪器收集来自陆地、海洋、大气的各种频段的电磁波和图像。
卫星专家从中提取有用的信息，分析、判断、识别被测物体的性质和所处的状态。对地观测卫星可以直接服务于气象、农林、地质、水利、测绘、海洋、环境污染和军事侦察等方面。这类卫星许多采用太阳同步轨道，也有使用静止轨道和其他轨道的。
军事卫星
冷战，就是斗智斗勇的没有硝烟的战争。1955年8月的一天，苏联在莫斯科附近的图申斯克机场进行航空表演。苏联邀请了各国大使和武官。美国驻苏联大使馆空军武官查尔斯·泰勒也应邀参加。盛大壮观的航空表演开始了。各种先进的战斗机、攻击机、侦察机一批批擦着头顶呼啸而过。1小时后，第一批10架新型战略轰炸机出现在莫斯科河上空。战略轰炸机掠过人们的头顶，发出震撼的声音，瞬间消失在天际。几分钟后，第二批18架战略轰炸机又飞过表演场。一会儿，第三批战略轰炸机又排列着整齐的队形呼啸而过。
各国外交官们有的惊讶，有的鼓掌。“天哪，我看见了最壮观的飞行表演了。”“让美帝国主义、小爬虫们眼花缭乱吧！”一面是啧啧的赞叹声，一面是似卫星对地观测示意图乎没完没了的轰鸣的机群。美国空军武官查尔斯·泰勒十分震惊，看得脊梁骨发凉：天哪，这是怎么回事，这到底是怎么回事？当天晚上，一份“紧急密电”放在华盛顿白宫的总统艾森豪威尔的办公桌上：苏联的新式战略轰炸机要比美国空军的同类飞机多4倍。
华盛顿焦急万分。莫斯科却弹冠相庆，暗自高兴：老美又上当了。原来这是赫鲁晓夫精心导演的一场骗局。一切极其简单，参加表演的就那几架飞机。第一批飞过后，在远处加入另外几架组成第二批，周而复始。让泰勒震惊不已的第二批18架飞机，实际上几乎是苏联空军远程轰炸的全部家当。苏联领导人赫鲁晓夫以其独有的方式，显示苏联远程轰炸航空兵的实力，以取得与艾森豪威尔谈判的砝码，增强平等对话的地位。这次航空表演使美国深深地陷入与苏联存在着“战略轰炸机差距”的惊恐和不安之中。
美国也有自己的法宝。洛克希德公司研制的U-2战略侦察机于1955年开始服役，航程约6000千米，飞行高度达2万米以上，超过当时一般截击机的飞行高度，甚至超过一般地空导弹的射程。U-2战略侦察机在这样的高度飞行，当时被认为是难以被击落的。1956年6月14日，U-2飞机首次成功地飞越苏联领空。
苏联人知道U-2飞机来了，却看得见打不着，只能忍气吞声。随着U-2飞机对苏联的侦察，美国发现了所谓的与苏联存在的“轰炸机差距”，发现了那次航空表演纯粹是一个骗局。1957年6月，U-2飞机在苏联拜克努尔靶场发现了苏联的第一枚SS-6洲际弹道导弹。高质量的空中摄影，发现了苏联的秘密。在苏联导弹首次发射前的8月3日，美国准确地公开了它的尺寸和基本技术特性。在以后的4年时间里，U-2飞机向美国情报机构提供了许多苏联军事基地的情况，其中包括靠近阿拉木图的兵工厂、萨雷沙甘的导弹试验场、新地岛和塞米巴拉金斯克的核试验场等。U-2飞机飞越苏联的几年时间里，美国列出可疑的苏联目标由3个增加到20000个。
1960年5月1日，由美国空军飞行员弗朗西斯·鲍尔斯驾驶的U-2飞机在执行对苏联的侦察任务时，被严阵以待的苏联防空军的萨姆-2导弹击落。后来U-2飞机多次被苏联、中国击落，美国高空优势的神话破灭了。
怎样结束屡屡被欺骗的痛苦呢？怎样揭开铁幕后面的秘密呢？怎样才能占领太空优势呢？美国积极研制军事卫星，重点研制侦察卫星。美国、苏联开始了太空竞赛，军事卫星应运而生，侦察卫星首当其冲。
军事卫星是军事强国的象征。军事卫星是一个大家族，有军事通信卫星、军事导航卫星、军事气象卫星、侦察卫星、截击卫星、导弹预警卫星等。目前，美国、俄罗斯的军事卫星都已部署到第6代，正在研发第7代。军事侦察卫星已经成为战略武器不可缺少的伙伴。美国发射的军事卫星占卫星发射总数的40%，苏联占60%以上。
美国是世界上拥有军事卫星数量最多、性能最先进的国家。目前，正在环绕地球飞行的共有近900颗各类卫星，美国拥有的卫星数量超过了其他所有国家拥有数量的总和，近450颗。军用卫星超过了10颗，有近50多颗是各种类型的间谍卫星。
军事卫星在空袭、防空作战中能提供目标信息、空袭预警信息、战场气象信息，为各军种兵种联合作战提供卫星导航定位和通信保障等多种支援。海湾战争、科索沃战争、阿富汗战争及伊拉克战争中，各类军事卫星已成为一支以信息支援为主的重要军事力量。
军事卫星改变了现代作战方式。第一次海湾战争“沙漠风暴”中，多国部队使用了74颗各类卫星；科索沃战争中，北约部队使用了50多颗军事卫星；在南联盟“持久自由”空袭行动中，美军及盟军部队使用了94颗各类卫星；2003年，在第二次海湾战争“自由伊拉克行动”中，美军及英军使用了157颗卫星，其中通信卫星106颗、侦察卫星15颗、预警卫星24颗。从卫星种类上看，使用了16种不同类型的卫星，主要包括雷达成像侦察卫星、照相侦察卫星、电子侦察卫星、通信卫星、气象卫星、导航卫星、导弹预警卫星和地球遥感测量卫星等。
军事卫星在美军的先发制人、单向透明、精确打击等战略上起到关键作用，提高了完整消灭、斩首行动、定点清除等战术的技术支持，向零伤亡的目标前进了一大步。美国已将“高疆界”的太空战略思想提高到了“太空制高点”，准备在未来的太空战中，将敌人消灭在太空以下。
侦察卫星
侦察卫星是军事卫星的一种，因不履行和平使命、常常扮演间谍的角色，又称为间谍卫星。侦察卫星主要执行测量与智能定位、高清晰摄影、电子窃听与信号情报、秘密与隐蔽通信、核武器禁试条约的遵守情况、导弹发射检测的任务，并形成专门的空间情报学科。
根据侦察手段和侦察任务不同，侦察卫星一般分为照相侦察卫星、电子侦察卫星、导弹预警卫星和海洋监视卫星四大类。照相侦察卫星可以分辨出地面火炮的口径大小、飞机的机型、海面上的舰艇、步兵和坦克数量及其具体方位和运动方向以及洲际导弹的发射井数量。
美国侦察卫星由美国中央情报局、美国国家侦察局、美国北美防空司令部拥有，保密级别分别为：绝密级、机密级和秘密级。一般人一提起美国间谍，就会联想到美国中央情报局、联邦调查局、美国国防情报局、美国国家安全委员会、美国国家保密局、国务院情报研究司、国家对外情报委员会，以及美军陆、海、空三军情报局等。其实，美国真正的大间谍是美国国家侦察局。美国国家侦察局是美国国防部的下属单位，但常常以总统的口气给国防部下令。国防部部长发牢骚：国家侦察局的屁也是香的。
屁香不香，由事实决定。1960年8月10日，美国经过13次发射失败，第14次终于发射成功“发现者-14”号照相侦察卫星，并成功回收。“发现者-14”号卫星，取得了大量有价值的情报资料。第一批卫星照片送到位于华盛顿纽约大道的斯图亚特大厦国家照片判读中心。当卫星图片判读专家们第一次见到侦察卫星拍摄到的照片时，不由惊呼：“这是卫星拍摄的吗？这玩意真厉害！”卫星拍摄到的是从北极一直延伸到苏联南部的一大片领土，总面积达566万平方千米；而U-2侦察机的全部飞行总共才覆盖了苏联260万平方千米的领土。秘密在侦察卫星的眼里失去了神秘。
侦察卫星站得高、看得远、看得准，既能监视又能窃听，是名副其实的超级间谍。4000千米高度的侦察卫星，可以同时观察1亿平方千米的面积，即地球表面的10%；若高度为16000千米，就可以覆盖地球表面的30%。除了能监视很宽广的区域外，侦察卫星还能多次观察同一个区域，发现军队或武器装备变动的微妙变化。如果几颗卫星组成卫星星座，就是一张侦察网，可以轮番对某一区域实施不间断的、几乎无遗漏的监视。国际上约定俗成地认为，各国的领空主权只限于地球大气层范围内，离地面100千米的“卡门线”以上的太空不属于任何国家。各国卫星，哪怕是间谍卫星可以任意出入。
1957年10月，苏联发射人造卫星，第一次将人造物体送入地球轨道。1961年，柏林爆发危机。苏联的赫鲁晓夫虚张声势称：“不要害怕帝国主义。我们拥有几百枚洲际导弹、核弹头。洲际导弹的差距让帝国主义尿裤子吧！”“帝国主义敢发动战争，苏联就敢投掷核弹。让好战分子每人一枚。”他甚至宣称不惜发动第三次世界大战。
当时，美国只有不到100枚洲际导弹，感觉很心虚，说话也不硬。美国多颗“发现者”号侦察卫星升空后，将苏联宣称的400枚洲际导弹，减少到120枚。1961年月，美国把苏联120枚洲际导弹的数量又减少到60枚。到9月，“发现者”侦察卫星确定：苏联只有14枚洲际导弹。这时，美国再也不怕苏联了。美国发现真正的“导弹差距”是在苏联一方。苏联是“核讹诈”。
美国总统肯尼迪会见苏联外交部长葛罗米柯时，一面玩弄一支铅笔，一面态度强硬且带有讽刺味地说：
“葛罗米柯先生，我们已经有确凿的证据证实，你们的洲际导弹只比个位数多一点。”
葛罗米柯不以为然地说：“你怎么可能知道我们的核心机密？你又没有三只眼！”
“不，我有三只眼。不信，我给你看样东西。”肯尼迪把几张关键的照片丢给葛罗米柯。
葛罗米柯看到卫星照片：凡是布置洲际导弹的地方都被画上了红圈，一共14个。每个红圈里确实都有一枚昂首向上的洲际导弹。葛罗米柯的心一凉，像泄了气的皮球。
在他们会面后的第11天，赫鲁晓夫在苏共第22次代表大会上宣布了一个令大会代表和全世界都感到吃惊的决定。苏联决定取消对德和约签字日期的最后通牒。柏林危机烟消云散。
1962年3月16日，苏联第一颗间谍卫星“宇宙-1”号飞上了太空。在短短的9个月内，苏联一口气发射了“宇宙-1”号至“宇宙-12”号总共12颗军事卫星。美国间谍情报部门大吃一惊，自叹不如。苏联先后研制了“宇宙”、“天顶”、“琥珀”等系列照相侦察卫星。
苏联的间谍卫星混编在“宇宙”系列卫星中，按发射次序编号。在“宇宙”家族中，有一半以上担负间谍使命。当然也有一部分是进行军事科学探测的卫星。在“宇宙”家族的间谍卫星中，照相侦察卫星的数量名列前茅，占总数的20%以上。苏联第一颗照相侦察卫星“宇宙-4”号于1962年4月27日发射，从此，美国、欧洲、中国甚至全世界的秘密都在苏联间谍卫星的监视下。