指通过人造卫星、载人飞船、航天飞机等在外层空间进行的遥感。其突出特点是可对地球进行宏观、综合、动态及快速观察。目前在地球资源探测和环境监测中起主要作用的是人造卫星。航天遥感的信息回收比较复杂，有两种形式：
❶传感器接收被测目标的电磁波，以不同形式直接记录在感光胶片或磁带上，然后用降落仓回收。用这种方法回收资料比较方便，利于保密，但不能适时回收。
❷用无线电发射到地面接收站并记录下来。该方法可以做到适时回收，但由于受到频带宽度的限制而影响到信息容量，也不易保密。
航天遥感hangtian yaogan
用火箭、人造地球卫星、宇宙飞船、航天飞机等作运载工具，携带传感器对地球和太阳系其他天体进行的遥感。用于宇宙空间科学研究的卫星，轨道可以超出日、地空间；用于进行地球资源调查的地球轨道卫星，轨道高度在几百公里至几万公里；作为军事侦察的航天遥感，为了取得高分辨率、大比例尺的遥感图像象飞行轨道较低，一般为150～200公里，有的甚至是可变轨道。航天遥感所取得的图象和数据，便于研究大范围地面，并可作动态监测。从空间观察地球，人们的视野一下子可以扩展到能够看到地球广大地区的区域特征，如地球同步卫星可同时观测接近地球表面积的1/2。高山、沙漠、海洋等限制人们在地面上进行自然环境研究的一些困难地区，利用航天遥感技术，使人们第一次从这些地区得到了大量资料。区域性的地质构造、巨大的台风、气旋、洋流和浩瀚的沙漠等，在地面调查中难以宏观观察到的自然现象，卫星图象却能逼真地展现在人们的面前。“欲穷千里目，更上一层楼”，利用太空中飞行高度为几百公里、甚至上万公里的卫星来观察地球，不仅扩大了人们的视野，而且使人们对各种现象间的相互联系的认识提高了，减少了在地面工作时受到的局限性，从而为人们宏观地研究各种自然现象和规律提供了有利条件。卫星在太空昼夜不停地运转，几天或十几天就可以把地球观测一遍，因而，可以获得最新颖、最现实的情报资料。通过卫星对同一地区、不同时间重复观测获取的图象进行对比分析，能够迅速掌握地面军事情况以及自然现象的动态变化，从而对灾害性自然现象的预报提供有利的参考依据。目前，遥感技术所使用的传感器的工作波段，已几乎扩展到电磁波谱的各个部分。不仅包括在可见光区工作的光学照相系统，而且包括在夜间也可以工作，其波长位于红外谱段的红外扫描和辐射计系统，以及可以全天候观测，且有一定穿透能力的微波雷达系统。今天，人们从前用肉眼看不见的那些千里以外的景物，夜幕笼罩下的山脉、河流、城市，浓雾遮盖的物体，以及伪装起来的军事设施，都可以被卫星或宇宙飞船的遥感器所发现。
穿越大气层飞近有关行星或进入环绕行星轨道的空间探测器，对地球的卫星或其他行星进行逼近探测，使人类的“眼力”延伸了成千上亿公里。人类对宇宙、星体的认识也随着航天遥感技术的发展，提高到了一个崭新的水平。自1957年10月苏联发射第一颗人造地球卫星以来，截至1986年底统计，世界各国发射了3497颗航天器，其中人造地球卫星占90%左右，其中，有我国19颗。除了人造卫星以外，有的国家还发射了多种载人宇宙飞船、空间轨道站、天空实验室和航天飞机等大型飞行器，并采用各种类型的遥感仪器对地球环境及星际空间开展了遥感活动。
“阿波罗”登月计划和星际探测，是人类探测宇宙空间的重要活动。“阿波罗”飞船于1961年开始正式研制，1969年7月16日登上了月球，1972年该计划结束。该计划共发射6艘不载人飞船，12艘载人飞船(其中6艘登上了月球)。在该计划中，“阿波罗-17号”在月球表面停留了74小时59分，在月面活动22小时零5分，带回了152公斤岩土标本。宇航员在月面的活动主要有两项：一是安置核动力科学实验站，以进行热流实验，月面引力、月球大气成分、月球微陨石、地震实验等；二是乘月球车对月球进行地质探测，搜集月球岩石、土壤、拍摄月球图象等。
在利用卫星对月球探测的同时，苏联和美国还向星际空间发射了一系列探测器，以对火星、金星、木星等星体进行探测。美国从1965年就利用“水手号”行星探测器开始对火星进行探测。1975年又使用“大力神3一人马座”运载火箭，从美国东部试验靶场发射了“海盗-1号”行星际探测器，同年9月9日发射了“海盗-2号”。“海盗”行星际探测器是继“水手号”行星际探测器之后美国的一个新的行星际探测系列，它的主要考察任务是探测火星上是否存在某种形式的生命，同时还考察火星表面，研究火星气候及监测火星地震等。
“海盗”行星际探测器被运载火箭先送到185公里的近地轨道，飞行30分钟后火箭再次点火，使其加速到第二宇宙速度，进入环绕太阳飞往火星的轨道，经过10个多月的星际飞行，到达火星附近时，“海盗”上的制动火箭点火使其速度减慢，进入环绕火星的飞行轨道。“海盗”在火星轨道上飞行两周左右，利用长焦距的照相机研究火星表面，寻找适宜的着陆点。待确定着陆点后，根据地面指令，着陆器以软着陆的方式降落到火星表面上。“海盗-1号和2号”的着陆器分别于1976年8月20日和9月3日在火星着陆。着陆器除装有电源以及雷达制导和程序计算机、数据存储器及通讯设备外，还安装用于进行科学试验的仪器，如拍摄试验目标的摄象机、进行生物试验的生物试验室、土壤收集器、气象自动记录仪、地震仪、气体色层分离质谱仪以及X射线荧光光谱仪等。
根据这两个探测器在火星上所进行的科学试验，还不能确切证明火星上有无生命，为了彻底揭开火星上有无生命之谜，对火星进行多方面深入的探测研究，美国宇航局拟定今后将发射可在火星上移动的 “海盗-3号”探测器；用航天飞机发射两对“漫游者”探测器，它们可在火星上工作一个火星年 （两个地球年），其活动范围可达1000～5000公里。90年代将发射“太阳帆行星际渡船”，它能将火星样品取回地球。
在金星探测方面，1978年美国的“先驱者金星一1号和2号”，以及苏联的 “金星-11号和12号”都先后飞临金星，对这个明亮的星体进行了考察，并取得了大量探测数据和考察成果。为了探测木星、土星及太阳系的其他星体，1977年美国发射了“旅行者一1号和2号”宇宙飞船。两艘飞船经过一年半的正常飞行，于1979年3月5日和7月份飞过木星时，对木星进行了一系列探测，取得了国际上轰动一时的探测成果。此后，“旅行者-1号和2号”继续长途飞行，于1980年11月和1981年8月飞临土星，开始对土星进行观测，拍摄了土星美丽的光环图象，取得了珍贵的探测资料。目前“旅行者”宇宙飞船正向天王星和银河系飞去。