Un satélite meteorológico es un satélite artificial equipado con sensores que observan la atmósfera, las nubes, la temperatura de la superficie, el viento, la humedad y otros parámetros desde el espacio. Son el instrumento más importante de la meteorología moderna: proporcionan una visión global y continua que ninguna red de estaciones terrestres puede igualar.
Existen dos tipos principales: geoestacionarios (orbitan a 36.000 km sobre el ecuador, permanecen «fijos» sobre un punto y toman imágenes cada 5-15 minutos — Meteosat en Europa, GOES en América, Himawari en Asia) y polares (orbitan a ~800 km en trayectoria norte-sur, cubriendo toda la Tierra en cada rotación con mucha mayor resolución pero menor frecuencia). Los datos de Meteosat (operado por EUMETSAT) son los que se ven en los mapas de nubes de las noticias europeas.
Los satélites modernos miden en múltiples longitudes de onda: visible (nubes de día), infrarrojo (temperatura de las nubes y superficie, de día y noche; las nubes más frías = más altas), vapor de agua (humedad en la troposfera media-alta) y microondas (precipitación a través de las nubes). Los datos satelitales son fundamentales para la asimilación en modelos numéricos, la vigilancia de huracanes, DANAs y frentes, y la predicción a corto plazo (nowcasting). Sin los satélites meteorológicos, las predicciones perderían días de anticipación.