預警衛星是以預警為目的，監視和發現敵方彈道導彈發射的偵察衛星。又稱導彈預警衛星。預警衛星往往有探測核爆炸的任務。在預警衛星出現之前，對彈道導彈發射的探測主要依靠地面防空雷達網。雷達發射的無線電波信號沿直線傳播。由於地球曲率的影響，雷達發現導彈的距離是有限的，不能盡早捕捉到目標，所以它能掌握的預警時間很短。預警衛星通常運行在地球靜止衛星軌道或大橢圓軌道，周期約為12小時。壹般壹個預警網由若幹顆衛星組成，覆蓋面積較大，可以克服雷達預警的缺點，延長預警時間，便於捕捉戰機，及時組織戰略防禦和反擊。在現代戰爭中，預警衛星是有效的防禦工具。預警衛星配備了紅外探測器和電視攝像機。當彈道導彈在地面或水下發射時，靈敏度高的紅外探測器可以探測到導彈主動飛行過程中發動機尾焰的紅外輻射並發出警報。壹些帶有長焦鏡頭的高分辨率電視攝像機瞄準相關空域，自動或根據遙控指令跟蹤導彈並向地面發送目標圖像，同時在地面電視屏幕上顯示導彈尾焰圖像的運動軌跡。根據尾焰在不同高度的形狀和亮度的差異，可以識別目標的真偽，及時準確地判斷導彈發射。預警衛星壹般裝有核輻射探測器，包括X射線探測器、γ射線探測器和中子計數器，因此也能監測和發現大氣層和外層空間的核爆炸。典型的預警衛星有美國647預警衛星(又稱綜合導彈預警衛星)、60年代初發射的發現號19、21和Midas導彈預警試驗衛星，以及專門探測核爆炸的維拉衛星。蘇聯預警衛星采用大橢圓軌道，近地點(約500公裏)在南半球，遠地點(約4萬公裏)在北半球，傾角約63 ~ 65°，有的還采用靜止衛星軌道。