Vremenski satelit je umetno izdelan elektronski satelit, ki prenaša informacije o trenutnih vremenskih vzorcih na tla iz vesolja. Vremenski sateliti redno prenašajo različne podatke, ki se uporabljajo za napovedovanje podnebnih in vremenskih sprememb. Nekateri primeri različnih vrst zabeleženih podatkov so atmosferska temperatura, površinska temperatura, hitrost vetra, temperatura vode in višine valov. Sateliti opazujejo tudi oblake, svetlobne vzorce v urbanih območjih, požare, onesnaženje, aurore, peščene in prašne nevihte, snežno odejo in oceanske tokove.
Obstajata dve vrsti vremenskih satelitov, ki ponujata različne vrste opazovanj Zemlje. Geostacionarni satelit ostane pritrjen na enem mestu nad ekvatorjem. Te vrste satelitov spremljajo veliko območje in so fiksne na višini približno 22,000 milj (35,405 km) nad zemeljsko površino. Slike, posnete z geostacionarnimi sateliti, so lahko velike kot celotna polobla. Tudi te vremenske satelitske slike se najpogosteje uporabljajo pri dnevnih vremenskih oddajah.
Druga vrsta vremenskih satelitov je satelit v polarni orbiti, ki je dobil ime, ker kroži okoli Zemlje vzdolž svoje osi v orbiti, ki ohranja satelit v neprekinjeni sončni svetlobi, da dobi boljši datum. Orbita satelita ga vsak dan prenaša tako čez severni kot južni tečaj. Sateliti v polarni orbiti prenašajo veliko bolj podrobna opazovanja kot geostacionarni sateliti, ker so le 530 milj (850 km) nad Zemljo. Vendar pa v določenem časovnem obdobju spremljajo veliko manjše območje kot njihov kolega.
Prvi umetni satelit na svetu, Sputnik I, je Sovjetska zveza izstrelila jeseni 1957. Sputnik I je bil prvi umetni objekt, ki je vstopil v vesolje in je tehtal nekaj več kot 180 funtov (83 kg). V tem času so se Združene države ukvarjale s težavami pri izstrelitvi in niso uspešno izstrelile satelita v vesolje, dokler ni bil izstreljen Vanguard-2 februarja 1959 in njegov naslednik Vanguard-3 šele šest mesecev pozneje. Oba vremenska satelita Vanguard sta bila majhna in tehtata le 22 funtov (malo manj kot 10 kg).
Podatki, ki so posredovani na Zemljo prek vremenskega satelita, se lahko prenašajo na dva načina. Osnovne slike, posnete z vidno svetlobo, razkrivajo resnične podobe neviht, oblakov, jezer, gozdov, smoga in požarov. Vendar pa nekateri vremenski sateliti snemajo in prenašajo toplotne slike. Senzorji na satelitu skenirajo in proizvajajo infrardeče slike, ki analitikom in meteorologom pomagajo določiti višino oblakov, vrste oblakov in temperaturo površine.