ชนิดของเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์บนดาวเทียมขึ้นอยู่กับการใช้งานของมัน ดาวเทียมดาวหนึ่งอาจวัดความร้อน ดวงอื่น ๆ อาจนำเรดาห์ที่คล้าย ๆ กับที่ใช้ที่ท่าอากาศยานไป บางดวงถ่ายภาพข้อมูลจะถูกส่งกลับมายังโลกเป็นสัญญาณวิทยุ

ดาวเทียมส่วนใหญ่เป็นส่วนหนึ่งของระบบการสื่อความหมายสัญญาณวิทยุ โทรทัศน์หรือโทรศัพท์จะถูกส่งขึ้นไปจากสถานที่แห่งหนึ่งบนโลกและส่งกลับมายังอีกที่หนึ่ง สิ่งดังกล่าวจะถูกกว่ามากในการส่งสัญญาณโดยผ่านโทรเลขบนพื้นดิน นอกจากนี้ยังมีประสิทธิภาพมากกว่าการกระจายเสียงทางอากาศ เพราะว่ามันจะเป็นการง่ายกว่าสำหรับสัญญาณในการเดินทางผ่านอวกาศ จากความสูงขนาดนั้นดาวเทียมสามารถไปถึงบริเวณที่กว้างกว่าแม้ว่าจะมีหนวดกุ้งสูงสุดบนพื้นดิน ดาวเทียมสื่อสารมักถูกวางให้โคจรไปพร้อมกับโลก

ดาวเทียมสำรวจสภาวะอากาศถูกส่งขึ้นไปครั้งแรกในปี 1960 มันส่งภาพของเมฆ และติดตามเกี่ยวกับพายุ คนเป็นจำนวนล้าน ๆ คนต้องอาศัยข้อมูลสภาวะอากาศจากดาวเทียม เพื่อช่วยเขาตัดสินใจในการเดินทางโดยเครื่องบินหรือวางแผนไปเที่ยวชายทะเล

ภาพสภาวะอากาศส่วนใหญ่ของข่าวทางโทรทัศน์มาจากดาวเทียมที่โคจรไปพร้อม ๆ กับโลกนอกจากสภาวะอากาศประจำวันแล้ว ดาวเทียมยังบอกเราเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงของอากาศ ดาวเทียม GEOS, ERTS และ Landsat บอกเราให้ทราบถึงการขยายพื้นที่ของทะเลทรายในอัฟริกา GEOS ย่อมาจาก Geodetic Orbiting Satellite และ ERTS ย่อมาจาก Earth Resources Technology (ดาวเทียมเทคโนโลยีทรัพยากรโลก)

Landsat เป็นดาวเทียมวิจัยที่ศึกษาทรัพยากรของโลกอวกาศภายนอก ดาวเทียมเหล่านี้บอกเราให้ทราบถึงผลของเรือนกระจกที่ทำให้โลกเราร้อนขึ้นตลอดเวลา ดาวเทียมแสดงให้เห็นการคุกคามของช่องโอโซนต่อชีวิตที่อยู่ใกล้ขั้วโลกเหนือและใต้ และยังใช้ค้นหาน้ำมันและแร่ธาตุและช่วยในการทำแผนที่

ดาวเทียมการเดินเรือจะสะท้อนสัญญาณวิทยุอย่างสม่ำเสมอสู่โลก เรือที่อยู่ในทะเลและเครื่องบนในอากาศจะรู้ว่าตัวเราอยู่ตรงไหนถ้าหากได้รับสัญญาณเหล่านั้น

ดาวเทียมทางทหารจะดักจับข่าวสารของศัตรูในช่วงสงครามมันจะเฝ้าจับตาดูการเคลื่อนไหวของกองทัพและการยิงจรวดขีปนาวุธ

โครงการสตาร์วอร์ของสหรัฐอเมริกาศึกษาการใช้ดาวเทียมเพื่อยิงขีปนาวุธของศัตรูให้ร่วงจากอากาศ สิ่งดังกล่าวสามารถทำได้ด้วยลำแสงเลเซอร์ที่มีกำลังสูงหรืออาวุธลำแสงอนุภาค อาวุธลำแสงอนุภาคยิงกระแสของอะตอมด้วยอัตราความเร็วที่สูงลำแสงเหล่านี้อาจมาจากตัวดาวเทียมเองหรือสะท้อนจากโลกด้วยกระจก

Bright Pibbles เป็นชื่อของโครงการสตาร์วอร์ มันจะส่งขีปนาวุธขนาดเล็กมากมายจากดาวเทียมเพื่อยิงจรวดของศัตรู ดาวเทียมยังสามารถปล่อยกลุ่มเศษโลหะออกมาเพื่อสร้างความสับสนให้กับเรดาห์ของศัตรูดาวเทียมนักฆ่าใช้เพื่อยิงทำลายดาวเทียมอื่น ๆ ดาวเทียมวิจัยใช้สำรวจหลายสิ่งหลายอย่างที่เป็นไปไม่ได้ในการสำรวจโลกมันศึกษาดวงอาทิตย์ดวงอาทิตย์ดาวเคราะห์และดาวฤกษ์ร่วมกับเครื่องมือที่อาจถูกกั้นโดยบรรยากาศของโลก

การศึกษาวัสดุใหม่ ๆ สำหรับการผลิตและการสร้างซึ่งสามารถทำได้ในอากาศ การปราศจากแรงโน้มถ่วงหรืออากาศให้สภาพที่ดีเยี่ยมสำหรับโครงการเหล่านี้ เช่น สามารถพัฒนายานใหม่ ๆ และปลูกพืชใหม่ ๆ สัตว์สามารถโคจรเป็นเวลาเดือน ๆ เพื่อตรวจสอบผลกระทบของอวกาศต่อความเจริญงอกงามและสุขภาพของมัน สิ่งดังกล่าวต้องทำก่อนที่มนุษย์สามารถใช้เวลาระยะยาวนานในสถานีอวกาศหรือเริ่มการเดินทางไปดาวอังคาร

อวกาศให้หน้าต่างที่ชัดเจนที่นักศึกษาสามารถมองเห็นมันไม่มีเมฆ ไม่มีมลภาวะไม่มีแสงสว่างในเมืองในการปิดกั้นทิวทิศน์ สามารถมองเห็นดวงดาวต่าง ๆ ได้ชัดเจนกว่าการดูด้วยกล้องโทรทัศน์บนโลก