Los satélites son únicos en su capacidad de observar la Tierra en su conjunto, y de proporcionar información sobre sus constantes cambios. Desde el espacio podemos vigilar muchos fenómenos, tanto naturales como debidos a la acción humana: desde los incendios forestales a las inundaciones, la floración de las algas, los vertidos de petróleo y el desplazamiento de los glaciares.
Los satélites de observación de la Tierra de la ESA han hecho posible que Europa desempeñe un papel de liderazgo en el estudio del medio ambiente global, del clima de la Tierra y del cambio climático. La serie de satélites Meteosat lleva desde 1978 proporcionando una enorme cantidad de datos a la comunidad de investigación en meteorología. Envisat y los satélites de teledetección ERS, por su parte, han permitido a los científicos completar series de datos sobre fenómenos medioambientales durante casi dos décadas.
Las misiones Earth Explorer están proporcionando a los investigadores tecnologías de vanguardia para abordar interrogantes específicos, y aprender más acerca de la interacción entre la atmósfera, la biosfera, la criosfera y el interior del planeta, así como sobre el impacto de la acción humana sobre los procesos naturales de la Tierra.
Las misiones Earth Watch garantizan la continuidad en el suministro de datos científicos y proporcionan servicios operacionales. Se encuentran ya en funcionamiento dos satélites de la Segunda Generación de Meteosat y el MetOp-A, el primer satélite meteorológico europeo de órbita polar, todos ellos desarrollados con EUMETSAT. También están siendo desarrollados cinco satélites Sentinel, como parte de la iniciativa de la Unión Europea GMES sobre Vigilancia Global para el Medio Ambiente y la Seguridad.