空間偵察與監視是利用航天器上的光電遙感和無線電接收機等偵察設備獲取偵察情報的技術，使用衛星進行偵察是空間偵察與監視的最主要方式。由於衛星偵察麵積大、範圍廣、不受國界和地理條件限製，偵察速度快、提供的情報精確可靠，如今已成為最為可靠的軍事情報源，是現代作戰指揮係統的重要組成部分。
空間偵察與監視是50年代末、60年代初出現的現代化偵察手段，它的出現給整個偵察技術帶來了根本性的變化，引起世界各國的極大關注。那麽，搞偵察為什麽要跑到天上去，為什麽一定要用衛星呢?這是因為空間偵察與監視具有得天獨厚的優勢。
一是軌道高，發現目標快，偵察範圍大，可在短時間內偵察遼闊的地域。唐朝大詩人王之渙在詩中寫道：“欲窮千裏目，更上一層樓。”一顆近地點高度為150～200公裏的照相偵察衛星能夠把4萬多平方公裏(比我國台灣省還要大)的地區拍在一張照片上；二是既可長期、重複地監視全球，又可定期或連續地監視某一地區。例如在極地軌道上以90分鍾左右周期運行全球拍照偵察衛星，每天可繞地球飛行16圈，每隔幾天即可將全球拍照一遍。若是發射幾顆衛星組成空間偵察“網”，更是可以大大縮短偵察間隔；三是可在短期內或實時地提供偵察情報，能滿足軍事情報時效性的要求；四是不受國界和地理條件的限製。目前國際上一般認為，100公裏以上的空間不屬於領空範疇，而算做外層空間，屬於國際共有。在外層空間進行偵察不是“侵略”，所以空間偵察是目前唯一“合法”的偵察方式。
這種空間偵察與監視係統主要應用在以下幾個方麵。攜帶著照相機，從天上偵察地球表麵軍事活動的衛星，稱為照相機偵察衛星。照相偵察衛星即是發展最早、發射最多的衛星，也是空間偵察監視任務的主要承擔者，因而被稱為神秘的“天眼。”
早在1959年初，美國即開始研製照相偵察衛星，到1962年共發射了38顆(其中24顆成功)。前蘇聯的第一顆偵察衛星於1962年4月發射成功。目前，偵察與監視衛星已發展到第六代。其中60年代發的前三代衛星，根據衛星重量和偵察設備的有效期別，分為普查型和詳查型兩種。普查型軌道近地點一般為200～300公裏，攜帶廣角、低分辨率照相機，對敵方國土進行普遍拍攝，通過無線電傳輸的方式把照相信息發回地麵站，以從中發現具有重要軍事價值的目標；詳查型的軌道近地點一般在130～200公裏，利用高分辨率、窄角照相機對某些特定地區進行照相，通過回收膠卷的方式獲取精確的目標信息。
衡量照相偵察衛星好壞的一個指標，叫做地麵分辨力，即可以分辨出地麵目標的最小尺寸。地麵分辨力的高低受許多因素影響，如照相機焦距的大小、衛星運行高度、地麵目標亮度和對比度，以及大氣密度和空氣流動、散射等，對分辨力都有很大影響。
位於150公裏高空的衛星，極限分辨力為10～15厘米。這就是說，直徑大於10厘米的物體放在一起剛好能被分辨開。目前，世界各國的照相偵察衛星的地麵分辨力都沒有超過它，所以，它根本看不清人的胡子楂兒、當然，對公路、鐵路、水渠等線性目標，即使其寬度僅為照相機分辨率的1／10～1／20，往往也能被分辨出來。
電子偵察衛星是指那些安裝有天線和無線電偵察接收機的衛星，它能把敵方各種無線電頻率的電信號記錄下來並貯存起來，在飛經自己國家上空時，把信號傳送給地麵站，或者在偵察到敵方無線電信號的同時，不延遲地轉發給白己的地麵站、
電子偵察衛星能完成什麽任務、起到多少作用呢?它的第一項任務便是偵察敵方雷達。因為現代武器係統與相應的雷達裝置相聯係，有的使用雷達搜索目標，有的使用雷達製導。準確地掌握某一地區雷達信號的變化。即可掌握該地區武器係統部署的變化，並據此判斷對方戰略或戰術意圖。電子偵察衛星的第二項任務是竊聽通信。當然，它隻能竊聽衛星與衛星之間、衛星與地麵之間的通信，以及超短波通信和散射通信等。電子偵察衛星的第三項任務是接收導彈試驗向基地發回的遙測信號，以掌握敵方戰略武器的發展情況。
電子偵察衛星一般運行在300～500公裏甚至1000公裏的圓形軌道上，有時為了了解敵方雷達的最大作用距聲，也可能把電子偵察衛星送入更高的軌道。由於在這樣高的軌道上空比較稀薄，衛星受到的阻力極小，故而衛星可停留半年以上舶時間。另外，因軌道較高，衛星的偵察範圍就廣，偵察半徑可達2000～3000公裏。
電子偵察衛星的關鍵設備是天線和無線電偵察接收機。天線的作用是把雷達或電台發射出來的無線電波收集起來，送給偵察接收機分析。接收機接收到大量信號後，從中挑選出有用的信號，分析出雷達的頻率、脈衝寬度等參數記錄下來，或直接傳給地麵接收站，以確定對方雷達的性能和具體位置。
為了連續監視某地區，或連續竊聽通信內容，一般采取多星組網的方法，即在同一軌道內，發射4～8顆衛星。當一顆衛星飛過去後，另一顆又飛了過來，可接力式連續竊聽通信。
洲際彈道導彈從發射到命中8000～10000公裏以外的目標僅需 30分鍾的時間。這就要求衛星能在導彈彈頭落地爆炸前，盡可能早地提前發現它們，以做好應對準備。這種能夠提前發現敵人發射導彈，並及時發出警報的衛星，就是彈道導彈預警衛星。
預警衛星的軌道有兩種：一種是同步靜止軌道，一種是大橢圓軌道。盡管兩種軌道各有千秋，但都比其他偵察器材站得高，看得遠。
同步靜止軌道在赤道上空。離地球3．6萬公裏。由於衛星繞地球中心旋轉的角速度與地球自轉的角速度一致，所以從地球表麵看，衛星好像是靜止不動的。這對於連續監視某一地區是非常有利的。由於這種衛星“站”得高，地球的彎曲度對它的影響很小，導彈發射後90秒，衛星就能發現並自動把信息傳送回地麵站。正因為預警衛星“站”得高，再加上它自身以每分鍾6圈的速度自轉，所以它的望遠鏡隻要張開10°，一顆衛星就能偵察地球表麵3／5的地區。若在赤道上空相隔120°放置3顆這樣的衛星，則地球低緯度地區的任何地方發射導彈，都逃脫不了它的眼睛。
大橢圓軌道的近地點在南半球，離地球約600公裏；遠地點在北半球，離地球約4萬公裏。衛星運行周期約為12小時，其中約有 8小時位於北半球上空。若在這樣的軌道上等距離放置3～4顆衛星，就能保證全天任何時間都有衛星監視北半球。這既解決了連續監視問題，又彌補了同步靜止預警衛星偵察不到北極地區的漏洞。
1979年9月22日淩晨，一顆離地球11萬公裏的衛星發現非洲南部至南極一帶，在直徑約4800公裏的範圍內，出現了一道神秘的閃光，並且在一秒鍾之內閃動了兩次。這與核武器試驗的閃光完全相同。10月底，美國政府發表聲明，說在該地發生了一次核爆炸。雖然南非等國矢口否認與此有關，但誰也無法排除衛星偵察到的結果。這顆衛星就是美國於1971年發射的核爆炸探測衛星——“維拉”(拉丁語，監督者的意思)。它是美國專門為了監督禁止在大氣層和外層空間核爆炸試驗條約執行情況而研製的，從1959年到1971年底共發射了6對。
核爆炸探測衛星是怎麽探測到核爆炸的呢?原來，衛星上麵安裝有二十幾個特殊探測器，有的能探測核爆炸產生的X射線、Y射線；有的能計算出核爆炸產生的中子數目；有的能記錄核爆炸火球的閃光；有的能測出核爆炸發射出的電磁脈衝。隻要地麵上或空中有核爆炸，衛星上的探測器就能感覺到，並向地麵站發出信息。根據衛星收到信號時的位置，可大致估計出核爆炸的地點。為了避免地球周圍輻射帶的影響，這種衛星的軌道高度約為10～11萬公裏。為了避免宇宙射線觸發探測器，發出假警報，衛星都是成對發射，相隔140～180度。這樣一來，宇宙射線同時觸發兩顆衛星探測器的可能性就很小，從而減少了虛警。
總的說來，空間偵察與監視係統具有得天獨厚的長處。目前，人們正從以下各個方麵來提高偵察衛星的性能：攜帶多種遙感器，提高綜合偵察能力；提高近實時偵察能力；提高衛星的可靠性和工作壽命；提高抗攻擊能力等。可以想象，未來的空間偵察係統必將發揮更大的作用。