衛星觀測是一種利用人造地球衛星上的遙感器來探測地球大氣的氣象要素和天氣現象的技術。這項技術具有廣泛的觀測範圍、高頻次的觀測能力、快速的實時觀測以及不受自然和國界條件限制的特點。觀測衛星通過星載遙感器從太空獲取地表信息，具有覆蓋區域廣、持續時間長、不受空域國界限制等優勢，因此在地球資源探測、軍事偵察、防災減災、環境保護等領域有着廣泛的應用。
衛星觀測的內容包括但不限於：大氣、雲和地表等變化的監測，例如拍攝衛星雲圖、觀測雲頂溫度、雲量和雲內凝結物相位，以及陸地表面狀況和海洋表面狀況的觀測，如冰雪、風沙、海洋表面溫度、海冰和洋流等。此外，還包括大氣中水汽總量、溼度分佈、降水區和降水量的分佈，以及大氣中臭氧的含量及其分佈的觀測。還包括太陽的入射輻射、地氣體系對太陽輻射的總反射率以及地氣體系向太空的紅外輻射的監測，以及空間環境狀況的監測，如太陽發射的質子、α粒子和電子的通量密度。
衛星觀測站則是指固定的地球物理觀測站，用於對地球物理場進行長期的觀測，觀察並測量天文、地理、氣象、方向等。