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Ein wichtiges Hilfsmittel für Meteorologen, speziell der Satellitenmeteorologie, bilden heutzutage die Satelliten, insbesondere die Wetter- und Umweltsatelliten. Man unterscheidet hierbei geostationäre Satelliten, die in einer Höhe von 36'000 km stationär über der Erde verankert sind, und Satelliten, die auf einem LEO in 400 bis 800 km die Erde umkreisen. Aufgrund der großflächigen Erfassung von Messdaten lassen sich mit Satelliten globale Zusammenhänge erfassen und damit letztendlich auch verstehen.
Nur mittels Satelliten ist es heutzutage möglich, Informationen in Form von Beobachtungen auf globaler Basis und täglich aufgelöst über die Atmosphäre zu erlangen. Insbesondere den Zustand und die Zusammensetzung der oberen Atmosphäre (Stratosphäre, Mesosphäre, Thermosphäre) kann man nur wirkungsvoll durch den Einsatz von Satelliten untersuchen.
Hohe räumliche und zeitliche Auflösung von Satellitendaten ist wünschenswert, da man dadurch in die Lage versetzt wird, effektiv Atmosphärenbestandteile und deren Änderung zu überwachen. Satellitendaten leisten beispielsweise bei der Überwachung der Entwicklung der Ozonlöcher wertvolle Dienste, indem man aus Satellitenmessungen direkt den Gehalt von Ozon pro Höhe und pro Tag sehr genau abschätzen kann. Viele andere atmosphärische Spurengase werden auf diese Weise überwacht (beispielsweise Methan, Kohlendioxid, Wasserdampf), aber auch Druck und Temperatur in der Atmosphäre können so sehr genau und räumlich exakt bestimmt werden. Die fortschreitende Entwicklung der Instrumente und der Trend zu kleinen hoch spezialisierten Satelliten macht es darüber hinaus möglich, auch anthropogen induzierte Störungen der Atmosphärenzusammensetzung zu verfolgen. Zusammen mit in-situ durchgeführten Messungen (beispielsweise per Ballon) und Modellrechnungen ergibt sich so nach und nach ein immer geschlosseneres Bild des Zustandes der Erdatmosphäre.
Troposphärische Satellitendaten werden genutzt, um Erkenntnisse über Regionen zu erhalten, die keiner anderen Messmethode zugänglich sind. Ein Beispiel sind Niederschlagsschätzungen oder Windgeschwindigkeitsbestimmungen über den Ozeanen. Dort hat man kein enges Messnetz zur Verfügung und war lange Zeit auf großflächige Datenextrapolationen angewiesen, was selbst heute noch dazu führt, dass bei stark maritim geprägten Wetterlagen, beispielsweise an der Westküste Nordamerikas, wesentlich geringere Vorhersagequalitäten erreicht werden können als bei kontinental bestimmten Wetterlagen. Alle nicht satellitengestützten Datenerhebungen auf dem Ozean stammen hierbei aus Schiffs- oder Bojenmessungen beziehungsweise von Messstationen auf vereinzelten Inseln. Kenntnisse zu den Wetterverhältnissen über den Ozeanen können daher zu einer Verbesserung der Gesamtvorhersagen von Niederschlagsereignissen an Küsten führen. Dies ist gerade für vom Monsun betroffene Länder, wie Indien, eine lebenswichtige Information.
Satellitendaten werden, beispielsweise über die sogenannte Datenassimilierung, als Grundlage in der Klimatologie genutzt, um deren Modelle zu verbessern bzw. zu stützen und eine umfassende und gleichmäßige Datenerfassung zu ermöglichen.
Die Arbeit mit Satellitendaten erfordert weitreichende Kenntnisse in der Datenverarbeitung und der damit zusammengehörenden Technik und der Techniken (beispielsweise effiziente Programmierung). Große Datenmengen (heutzutage im Bereich von Terabytes) müssen empfangen, weitergeleitet, gespeichert, verarbeitet und archiviert werden.