A meteorológiai műholdak a felhőzet és a viharrendszerek nyomon követése, a hőmérséklet magassággal történő változása vagy a páratartalom rögzítése mellett figyelik többek közt az erdőtüzeket, a légszennyezés hatásait, a homokviharokat, a sarki fényt, a hó- és jégborítottságot, a növényzet állapotát, a tengerfelszín hőmérsékletét és a tengeráramlatokat.

A műholdak olyan szenzorokkal vannak felszerelve, amelyek a légkört különböző hullámhossz- tartományokban, ún. csatornákban detektálják. A mérési adatokat digitalizálják, majd továbbítják a földi megfigyelő állomásra, ahol műholdképekké, térképes formává alakítják.