Les constellations de satellites, ou essaims de satellites, sont un groupe de satellites travaillant ensemble dans un but commun. Pour certains usages, un seul satellite suffit. Un réseau de satellites est nécessaire pour éviter les temps de latence ou les interruptions de communication. Selon la hauteur de l'orbite du satellite au-dessus de la Terre, des coupures peuvent se produire si un seul point de communication passe au-dessus de l'horizon et que la planète bloque le signal. Pour garantir qu'un satellite destiné à un usage donné soit en contact à tout moment, il faut déployer davantage de satellites en orbite.
La plupart des constellations de satellites de communication sont géosynchrones, ce qui signifie qu'elles sont stationnées sur une orbite au-dessus de l'équateur à une altitude synchronisée avec la rotation de la terre en dessous. Bien que les satellites semblent se trouver au même endroit dans le ciel à tout moment, il y a en réalité un délai aller-retour d'un peu plus d'une demi-seconde, et cette latence peut être source de frustration pour ceux qui essaient de communiquer en temps réel. Le déploiement de plusieurs satellites pour chevaucher la couverture peut empêcher la latence. En décembre 2016, la NASA a lancé une constellation de microsatellites à partir d'un avion de ligne. La constellation, qui s'appelle le Cyclone Global Navigation Satellite System, mesure les vents de surface au centre des cyclones tropicaux, des ouragans et des typhons. Les constellations de satellites peuvent également être utilisées pour les télécommunications, le suivi et la localisation, la surveillance militaire et gouvernementale et l'espionnage. Elles comprennent les systèmes Lidar, les systèmes de positionnement global et le système mondial de navigation par satellite (GLONASS), ainsi que les systèmes de diffusion directe par satellite (DBS). Les constellations de satellites sont également utilisées pour l'internet à large bande et les réseaux de téléphonie par satellite et de téléphonie cellulaire. Bien que les performances des réseaux satellitaires ne soient pas aussi bonnes que celles des lignes terrestres actuelles, elles peuvent néanmoins être utilisées dans les cas où les réseaux satellitaires sont la seule option viable.