在地球大氣層以外，基本上按照天體力學的規律，沿一定軌道運行的應用於軍事領域的各類飛行器。其中，環繞地球運行的航天器，有人造地球衛星、衛星式載人飛船、航太站和太空梭；環繞月球和在行星際空間運行的航天器，有月球探測器、月球載人飛船和行星際探測器。太空梭是可往返於地球表面與近地軌道之間，並能重複使用的一種航天器。
軍用航天器絕大部分是人造地球衛星（簡稱人造衛星），按用途可分為偵察衛星、通信衛星、導航衛星、測地衛星、氣象衛星星和反衛星衛星等。載人飛船、航天站和航天飛機，截至20世紀80年代中期仍是軍民合用，尚未發展成專門的軍用載人航天器。
軌道 軍用航天器大多采用環繞地球的近圓軌道，軌道高度和傾角隨具體任務而異。例如，照相偵察衛星要求在光照條件基本相同的情況下，拍攝高分辨率的像片，采用較低的軌道，其中有些是太陽同步軌道；通信衛星要求通信覆蓋面積大，采用高軌道，大多是地球同步軌道。
組成 航天器由不同功能的若幹系統和分系統組成。一般分為專用系統和保障系統兩類。前者用於直接執行特定任務；後者用於保障專用系統正常工作。
專用系統 隨航天器所執行的任務不同而異。例如，照相偵察衛星的可見光照相機或電視攝像機，電子偵察衛星的無線電接收機和天線，通信衛星的轉發器和通信天線，導航衛星的雙頻發射機、高穩定度振蕩器或原子鐘，反衛星衛星的跟蹤識別裝置和武器等。
保障系統 一般包括：①結構分系統。用於支承和固定航天器上的儀器設備，使各分系統構成一個整體，並承受力學和空間環境載荷。它一般由殼體、框架、隔板和支架等組成。②溫度控制分系統。用於保障儀器設備在空間環境中處於允許的溫度范圍之內。常用的溫控材料和部件，有溫控塗層、隔熱材料、溫控百葉窗、熱管、加熱器和熱交換器等。③電源分系統。用於為航天器上的儀器設備提供電能。它一般由一次電源、控制器、功率變換器和電纜網等組成。一次電源有太陽電池、氧化銀電池、燃料電池和核電池等。④姿態控制分系統。用於保持或改變航天器的運行姿態以滿足任務需要，例如，使照相機鏡頭對準地面，使通信天線指向地球上某一區域等。常用的姿態控制方式，有三軸控制、自旋穩定、重力梯度穩定和磁力矩控制等。⑤軌道控制分系統。用於保持或改變航天器的運行軌道，通常由軌道機動發動機提供動力，由程序控制裝置控制或由地面測控站遙控。⑥無線電測控分系統。包括航天器上的無線電跟蹤、遙測和遙控三個部分。跟蹤部分主要由信標機和應答機組成，用於發出信號以便地面測控站跟蹤航天器並測量其軌道。遙測部分主要由傳感器、調制器和發射機組成，用於測量並向地面發送航天器的各種參數。遙控部分一般由接收機和譯碼器組成，用於接收地面測控站發來的無線電指令，傳送給有關分系統執行。⑦計算機分系統。用於貯存各種程序、進行信息處理和協調管理航天器上各有關分系統工作。⑧返回分系統。用於保障返回式航天器安全、準確返回地面。它一般由制動火箭、降落傘、著陸緩沖裝置、標位裝置和控制裝置等組成。載人航天器除上述分系統外，還設有維持航天員生活和工作的生命保障分系統，以及儀表顯示與手控、通信和應急救生等分系統。
軍用衛星 在世界一些國傢發射的航天器中，軍用衛星的數量居首位，占三分之二以上。常見的軍用衛星有：
偵察衛星 用於獲取軍事情報的人造衛星。一般可分為照相偵察、電子偵察、海洋監視和導彈預警等衛星。截至80年代中期，它們在軍用衛星中發射的數量最多，已成為現代化作戰指揮系統和戰略武器系統的重要組成部分。
通信衛星 用作無線電通信中繼站的人造衛星。軍用通信衛星一般可分為戰略和戰術通信衛星兩類。衛星通信不僅通信距離遠、容量大、質量好、可靠性高，而且保密性好、機動性高、抗幹擾能力強。
導航衛星 為地面、海洋、空中和空間用戶導航定位的人造衛星。衛星導航具有全球覆蓋、全天候、高精度和便於綜合利用等優點，在軍事上具有重要價值。
測地衛星 專門用於大地測量的人造衛星。衛星測地有幾何方法和動力學方法。幾何方法是通過同步測定幾個地面點到衛星的方向和距離，構成空間三角網，計算出地面點坐標。動力學方法則是通過精確測定衛星軌道的攝動，推算出地面點坐標、地球形狀和引力場參數等。衛星測地可用來測定地上任意點的坐標和測繪所需地區的地形圖，在現代戰爭中具有重要價值。測地衛星的設備有閃光燈、激光反射鏡、無線電信標機和重力梯度儀等。
氣象衛星 專門用於氣象觀測的人造衛星。通常將它發射到極地軌道和地球同步軌道上。氣象衛星裝有電視攝像機、微波輻射計、紅外分光儀等設備，能連續、快速、大面積探測全球大氣變化。
反衛星衛星 對敵方人造衛星實施攔截或使其失效的人造衛星。又稱攔截衛星。它具有變軌能力，裝備有跟蹤識別裝置和武器，可采用自身爆炸或使用強激光武器等攻擊目標。
載人航天器 包括載人飛船、航天站和航天飛機等。利用它們進行航天偵察，能發揮人的作用，大大提高偵察效果。航天站在軌道上長期運行，便於連續監視地面軍事目標。航天飛機兼有運載火箭、載人飛船和飛機的特點，在軍事應用上有很大潛力。
簡史 自1957年10月4日蘇聯發射世界上第一顆人造地球衛星以來，軍用航天器經過試驗階段後，在60年代中期先後投入使用。從70年代起，進入提高階段。偵察衛星提高瞭分辨率；通信衛星擴大瞭通信容量和提高瞭抗幹擾能力；氣象衛星擴大瞭輻射探測波段和提高瞭分辨率；導航衛星提高瞭定位精度，並向全天候、全天時導航方向發展。軍用航天器有的還實現瞭“一星多用”。例如，照相偵察衛星兼有電子偵察和海洋監視的功能；導彈預警衛星兼有核爆炸探測的功能等。
在60年代，載人航天器主要發展瞭衛星式載人飛船和月球載人飛船。1961年4月12日，蘇聯發射瞭世界上第一艘載人航天飛船“東方”號。1969年7月20日，美國航天員首次登上月球。1971年、1973年，蘇聯和美國先後發射各自的第一個航天站。此後，蘇聯進行瞭大規模衛星式載人飛船和航天站的試驗活動。美國則集中力量研制航天飛機。1981年4月12日，美國發射瞭世界上第一架航天飛機“哥倫比亞”號。
中國於1970年4月24日發射第一顆人造地球衛星，到1986年2月共發射18顆人造地球衛星。其中包括：6顆回收型衛星，用一枚運載火箭發射的3顆衛星，一顆地球同步試驗通信衛星和一顆地球同步通信衛星。中國是世界上能回收衛星和發射地球同步衛星的少數幾個國傢之一。
軍用航天器的發展趨勢是：提高生存能力和抗幹擾能力，實現全天時、全天候覆蓋地球和實時傳輸信息，延長工作壽命，擴大軍事用途和提高經濟效益。