Nizka zemeljska orbita (LEO) je orbita od približno 100 do 1240 milj (160-2000 km) nad zemeljsko površino. Skoraj vsi človeški vesoljski poleti so potekali v nizki Zemljini orbiti, z nekaj opaznimi izjemami. Veliko število satelitov je tudi v nizki zemeljski orbiti, prav tako Mednarodna vesoljska postaja.
Pravzaprav je tisto, kar mnogi ljudje mislijo kot vesolje s fotografij, še vedno znotraj nizke Zemljine orbite. LEO sam približno vsebuje najbolj notranji Van Allenov sevalni pas, ki ga drži zemeljsko geomagnetno polje. Med LEO in Van Allenovim pasom je nekaj prekrivanja, pri čemer je nekaj satelitov v pasu. Notranji Van Allenov sevalni pas sam dejansko predstavlja težave pri satelitskem delovanju, saj morajo biti sateliti zaščiteni pred prisotnimi visokimi ravnmi energije. Obstaja predlog, da bi se energija iz tega pasu znatno zmanjšala, s čimer bi se zmanjšala količina zaščite, ki bi bila potrebna, pa tudi nevarnost, ki jo za človeka predstavljajo energijske ravni.
Objekti v nizki zemeljski orbiti imajo precejšen upor, odvisno od njihove višine. Pod približno 310 km (500 km) so predmeti znotraj termosfere, nad to višino pa so znotraj eksosfere. V obeh so prisotni različni plini, ki vlečejo satelite in zahtevajo, da porabijo nekaj energije, da ostanejo v orbiti. Ker se ta upor povečuje z zmanjševanjem nadmorske višine, ni običajno, da se predmeti postavijo na manj kot približno 185 milj (300 km) visoko.
V LEO se nahajajo številni različni človeški predmeti iz različnih časovnih obdobij. Najpomembnejša med njimi je verjetno Mednarodna vesoljska postaja, ki se nahaja približno 200 milj (320 km) nad zemeljsko površino, precej znotraj termosfere. Mednarodno vesoljsko postajo redno obiskujejo Space Shuttle, vesoljsko plovilo Soyuz, Avtomatizirano prenosno vozilo in vesoljsko plovilo Progress, ki sodelujejo le v misijah LEO.
V LEO je tudi veliko satelitov, ki potujejo okoli sveta v približno 90 minutah s hitrostjo približno 5 milj na sekundo (8 km/s). Izstrelitev satelita v nizko zemeljsko orbito zahteva veliko manj energije kot izstrelitev v vesolje, oprema, potrebna za pošiljanje signala nazaj na Zemljo, pa je lahko veliko manj zmogljiva. Zaradi teh razlogov se sateliti LEO še vedno pogosto uporabljajo, čeprav ne morejo ostati nameščeni nad enim delom planeta, kot lahko geostacionarni sateliti v vesolju. Odpadki prav tako ovirajo nizko zemeljsko orbito, saj trenutno sledijo približno 8,500 predmetom, večjim od 10 cm. Ti odpadki predstavljajo grožnjo za satelite in misije, saj lahko celo majhni predmeti, ki potujejo s to hitrostjo, povzročijo ogromno škodo.
Za vso človeško dejavnost v vesolju se je presenetljivo malo dejansko zgodilo zunaj nizke zemeljske orbite. Količina energije, ki je potrebna, da se vozilo pripelje iz te orbite, je ogromna, vračanje pa je lahko težavno, zaradi česar so leti s posadko še posebej drzni. Program Apollo, ki je sčasoma poslal ljudi na lunino površje, je verjetno najbolj znan program za pošiljanje ljudi izven LEO, in od takrat je le peščica drugih vozil s posadko prečkala oviro.