衛星領域技術進步的發展方向是在降低衛星的成本和大小的同時，提高所提供的服務質量。其中一個主要的技術趨勢是開發具有更長壽命的衛星。更小體積的衛星也在被開發，因為牠們可以使用較小的火箭發射，從而降低整體任務的支出費用。
通信衛星
對於通信衛星，其關鍵技術包括：開發允許頻率密集重用的大型多波束天線、USAT終端來取代VSAT終端、地面用戶終端；開發信號處理算法，實現包含信號再生的星載智能功能；克服由於雨衰產生的信號衰落問題；允許使用較小的天線。衛星之間靈活的鏈路間的通信也將被開發，以便更好地分配衛星間的通信業務量。其發展趨勢是要使用頻譜的毫米波頻段或EHF波段來應付不斷增長的寬頻服務需求。這將需要開發技術，以應付在這些頻段的雨衰問題。新的LEO和MEO衛星星座將被髮射，主要為增強陸地移動服務。
氣象預報衛星
未來的氣象預報衛星將攜帶先進的有效載荷，包括具有更好分辨率的多光譜成像儀、測深儀、散射儀。在不久的將來，新開發的干涉儀用於超光譜測量將成為可能。這些儀器將在寬光譜範圍內具有超過一千個通道。同時，衛星數據下載速率有望超過每天幾個太字節。
GOES—R 衛星計畫將在2015年發射，將攜帶一些複雜的儀器，包括先進基線成像儀（Advanced Baseline Imager，ABI）、空間環境原位系統（Space Environment In-Situ Suite， SEISS）、太陽成像系統（Solar Imaging Suite，SIS）、靜止軌道閃電測繪儀（Geostationary Lightning Mapper，GLM）和磁強計。SEISS還包括兩臺磁層粒子傳感器（Magnetospheric Particle Sensors，MPS；MPS-HI和MPS-LO）、一臺高能重離子傳感器（Energetic Heavy Ion Sensor， EHIS）和一臺太陽和銀河系質子傳感器（Solar and Galactic Proton Sensor，SGPS）。SIS的有 效載荷有太陽紫外成像儀（Solar Ultraviolet Imager，SUVI）、太陽X射線傳感器（Solar X-Ray Sensor，XRS）和極端紫外線傳感器（Extremne Ultraviolet Sensor，EUVS）。
地球觀測衛星
對於地球觀測衛星，由於技術的進步將帶來更好的分辨率、增加觀察面積和減少訪問時間（即用戶提交圖像請求和收到結果之間的時間差）。未來的任務和儀器的計畫包括全新的測量技術，如超光譜傳感器、雲雷達、雷射雷達和偏振傳感器，將為大氣溫度和濕度、土壤濕度和海洋鹽度關鍵參數提供新的見解。未來也將發射幾個新的重力場任務，旨在對海洋大地水準面更精確的測定。這些任務也將集中在災害管理以及關鍵的地球系統變化過程的研究，包括水循環、碳循環、冰凍圈、在全球氣候變化和海平面上升的大氣氣溶膠和雲的作用。
導航衛星
基於衛星的導航系統正在進一步進行現代化進程，以提供更準確和可靠的服務。現代化進程包括髮射新的更強大的衛星、使用新的代碼、加強地面系統，等等。事實上，基於衛星的導航系統將被集成到其他導航系統，以提高其應用潛力。
GPS系統正在現代化，為用戶提供更加準確、可靠和綜合的服務。在現代化進程中的第一項改進措施是停止使用可選擇的可用性功能，從而提高民用接收機的準確性。作為這項改進措施的延續，Block—IIRM衛星目前在L2波段發射了一個新的民用碼，通過補償大氣延遲以進一步提高精度，確保更高的導航安全。此外，這些衛星還在L1和L2波段攜帶一個新的軍碼（M碼），以增加抗干擾能力。
Block-II F衛星具有第三個載波信號L5，頻率是1176.45MHz。第一顆Block-II F衛 星於2010年5月發射。截至2013年8月，在GPS衛星星座中有4顆Block—II F衛星在運行。牠們有更長的設計壽命、更快的處理器與更多的記憶體，以及一個新的民用信號。第三期GPS（GPS—III）階段的衛星已經處在規畫階段。這些衛星將採用點波束。點波束的使用增加了信號功率，使系統更加可靠和準確，係統精度接近一米。截至2013年8月，Block—III衛星正處於生產和部署階段。已經計畫多達32顆Block—III衛星，其設計壽命為15年。第一顆Block-III衛星（Block-IIIA-1）計畫於2014年發射。至於GLONASS系統，正在努力使整 個系統可運行，以發揮其真正的應用潛力。第二代和第三代GLONASS 衛星的設計壽命得到了改善，超過了第一代 GLONASS 衛星（GLONASS—M 衛星的設計壽命是7年，而GLONASS—K衛星的設計壽命是10～12年）。GLONASS—K衛星將提供一個額外的L波段導航信號。
另一個正在開發的衛星導航系統是歐洲伽利略（Galileo）系統。伽利略導航系統的發展分為以下3個階段：第一階段是試驗階段，嘗試和驗證了伽利略系統在中地球軌道（MEO）環境運行所需要的關鍵技術。兩顆試驗衛星，即伽利略在軌驗證單元—A（Galileo In—OrbitValidation Element-A，GIOVE-A）和GIOVE-B衛星，分別於2005年12月28日和2008 年4月27日發射。第二階段是在軌驗證（In-Orbit Validation，IOV）階段。IOV階段的主要 目的是用一個縮小的4顆衛星星座驗證系統設計，以及數量有限的地面站需要提供定位和定時數據的最小數量。這4顆衛星是成對發射的。第一對衛星於2011年10月21日發射，第二對衛星於2012年10月12日發射。第三階段將實現全面運營的伽利略系統，包括30顆衛星（27顆在軌運行，3顆有源備用），位於3個圓形的中地球軌道（MEO）平面，高度在地球上方23222km，每個軌道平面傾斜于赤道平面56°。該系統將在不久的將來開通。印度的印度區域導航衛星系統（Indian Regional Navigational Satellite System，IRNSS）和中國的北斗是正 在開發的其他衛星導航系統。
衛星導航服務將得到改善，三大衛星導航系統（GPS、GLONASS和 Galileo）所提供的服務將被整合，用戶將能夠從來自三個系統的任何衛星在同一臺接收器上獲取位置資訊。
軍事衛星
軍事衛星的應用範圍將進一步擴大，以提供各種服務，如從通信服務到收集情報圖像數據，從天氣預報到預警應用，從提供導航資訊到提供定時數據等。軍事衛星已經成為各個發達國家的軍事計畫的一個組成部分，特別是美國和俄羅斯。開發中國家正在設計建造軍用衛星以便保護自己國家的領土。天基雷射技術正在不斷發展，其中搭載高功率雷射的衛星將成為核威懾力量。這些衛星將能夠在發射核飛彈的國家境內摧毁位於助推階段的核飛彈。