Un satellite météorologique est un satellite artificiel équipé de capteurs observant l'atmosphère, les nuages, la température de surface, le vent, l'humidité et d'autres paramètres depuis l'espace. C'est l'instrument le plus important de la météorologie moderne : il fournit une vision globale et continue qu'aucun réseau de stations terrestres ne peut égaler.
Il en existe deux types principaux : les géostationnaires (orbitant à 36 000 km au-dessus de l'équateur, restant « fixes » au-dessus d'un point et prenant des images toutes les 5-15 minutes — Meteosat en Europe, GOES en Amérique, Himawari en Asie) et les polaires (orbitant à ~800 km en trajectoire nord-sud, couvrant toute la Terre à chaque rotation avec une bien meilleure résolution mais moins fréquemment).
Les satellites modernes mesurent à de multiples longueurs d'onde : visible (nuages de jour), infrarouge (température des nuages et de la surface, jour et nuit ; les nuages les plus froids = les plus hauts), vapeur d'eau (humidité dans la troposphère moyenne-haute) et micro-ondes (précipitations à travers les nuages). Les données satellitaires sont fondamentales pour l'assimilation dans les modèles numériques, la surveillance des ouragans, DANAs et fronts, et la prévision à court terme (nowcasting).