Навколоземні орбіти, на які запускаються космічні апарати, заведено ділити на такі категорії. Низькі навколоземні орбіти (ННО) розташовуються на висоті від 160 до 2000 км над поверхнею нашої планети (у першому випадку період обертання дорівнює приблизно 88 хвилин, у другому — 127 хвилин). Об’єкти, що рухаються на висотах, менших за 200 км, зазнають помітного гальмування у верхніх шарах атмосфери і досить швидко падають на Землю.
Тому орбіти, нижчі за 300 км, для супутників зазвичай не застосовують — час їхнього існування на таких висотах порівняно невеликий. Верхнє значення визначається внутрішньою межею радіаційних поясів із підвищеною концентрацією заряджених частинок, здатних пошкодити електронне обладнання та завдати серйозної шкоди здоров’ю космонавтів.
Усі пілотовані космічні польоти — за винятком дев’яти експедицій до Місяця в межах американської програми Apollo — відбувалися в області ННО або були суборбітальними. Найбільшої висоти (знову ж таки, не враховуючи місячних місій) досяг у вересні 1966 року екіпаж корабля Gemini 11, що мав апогей 1374 км. Наразі всі населені орбітальні станції та переважна більшість інших штучних супутників Землі перебувають на низьких орбітах. Також на них зосереджена більша частина космічного сміття.
Тангенціальна швидкість об’єкта (перпендикулярна до напрямку на центр Землі), необхідна для перебування на стабільній ННО, становить приблизно 7,8 км/с, зменшуючись зі зростанням висоти. Для досягнення таких орбіт під час старту із земної поверхні потрібна ракета-носій із характеристичною швидкістю від 9,4 км/с — додаткові 1,5-1,6 км/с «витрачаються» на аеродинамічні та гравітаційні втрати.
Багато супутників дистанційного зондування Землі (ДЗЗ) і апаратів військової розвідки виводять на ННО, щоб вести знімання наземних об’єктів з якомога ближчої відстані та досягти максимально можливої роздільної здатності. Ці ж орбіти займають деякі телекомунікаційні супутники, оскільки на такій висоті їм потрібні менш потужні підсилювачі сигналу. Однак кожен подібний апарат рухається досить швидко й охоплює обмежену ділянку земної поверхні, тому в цьому випадку створюють цілі мережі («сузір’я») з безлічі супутників — наприклад, у супутниковій телефонній системі Iridium їх понад 70.
Часто використовуваний різновид ННО — сонячно-синхронна орбіта (ССО), яку іноді називають геліосинхронною, — розраховують таким чином, щоб об’єкт, який перебуває на ній, проходив над будь-якою точкою земної поверхні приблизно в один і той самий місцевий сонячний час. Зазвичай такі орбіти мають висоту близько 800 км і нахил близько 90° (їхні площини майже перпендикулярні до площини земного екватора). Якщо супутник на ССО веде знімання поверхні, на всіх його проходах кут падіння сонячних променів виявиться приблизно однаковим. Наприклад, супутник LandSat-7 може перетинати екватор 15 разів на добу, щоразу о 10:00 за місцевим часом. Для апаратів, які ведуть спостереження за Сонцем або потребують стабільного електропостачання завдяки використанню фотогальванічних панелей, можна підібрати орбітальні параметри, за яких вони практично не потраплятимуть у тінь Землі. Орбіти обирають таким чином, щоб сонячна та місячна гравітація викликала їхню прецесію у східному напрямку на 360° на рік (трохи менше ніж на 1° на добу), компенсуючи обертання нашої планети навколо Сонця.
Після закінчення функціонування штучних космічних об’єктів здійснюється їхнє відведення на орбіту поховання, яка зазвичай лежить вище за їхню робочу орбіту (щоб додатково послабити вплив атмосфери). Зокрема, низькоорбітальні розвідувальні супутники з ядерною енергетичною установкою — зокрема, радіолокаційні — відправляють на висоту близько 650-1000 км, де розрахунковий термін їхнього існування становить близько 2 тис. років. Часто туди відправляють не сам супутник, а тільки активну зону реактора. Вважається, що за цей термін у ній розпадуться найшкідливіші радіоактивні ізотопи… або ж людство винайде спосіб утилізувати небезпечну техніку.
Вище 2000 км знаходиться зона так званих середніх навколоземних орбіт. Їх використовує порівняно мала кількість космічних апаратів — здебільшого науково-дослідних і навігаційних (зокрема, супутники системи GPS рухаються орбітами заввишки 20 350 км із періодом обертання 12 годин). Головна проблема в цій ділянці простору пов’язана з радіаційними поясами та високоенергетичними зарядженими частинками, які містяться в них.
Верхню межу «середньої» зони відзначають геосинхронні орбіти (ГСО) — вони мають радіус 42 164 км, що відповідає висоті над рівнем моря 35 786 км. Період обертання об’єктів на таких орбітах дорівнює зоряній добі (23 години 56 хвилин 4,1 секунди). Їхнім окремим випадком є геостаціонарна орбіта — кругова, що лежить у площині земного екватора (0° широти). Супутник, що рухається нею, фактично виявляється «висячим» над однією і тією ж точкою Землі. Тому приймальна антена, одного разу спрямована на нього, не вимагатиме подальшого наведення. Очевидно, такі орбіти особливо зручні для телекомунікаційних апаратів, а також спеціалізованих метеорологічних обсерваторій, які ведуть моніторинг певного регіону.
Якщо орбіта нахилена до екватора і має невеликий ексцентриситет, то під час спостереження із Землі супутник протягом доби описуватиме на небі «вісімку». У деяких випадках «вісімка» може виродитися в еліпс (як у супутників серії Canyon), а за значного ексцентриситету і нульового нахилу — у відрізок прямої, що лежить в екваторіальній площині.
Ідеальна ГСО практично недосяжна, оскільки апарати на ній відчувають також тяжіння з боку Місяця та Сонця, вплив земного магнітного поля, сонячного вітру та інші сторонні збурення, що «зіштовхують» їх із точки стояння. Тому на борту геостаціонарних супутників передбачена коригувальна рухова установка із запасом палива. Крім того, такі супутники не видно з місцевостей в околицях полюсів, що простягаються приблизно до 81° північної та південної широти.
Двічі на рік (поблизу весняного й осіннього рівнодень) виникають ситуації, коли телекомунікаційні апарати на ГСО проєктуються на сонячний диск. У цей час зв’язок через них ускладнений, а іноді взагалі неможливий.
Геостаціонарна орбіта поховання розташована приблизно на 200 км вище «стандартної» ГСО. Туди відправляють супутники, які виробили свій ресурс або вичерпали запаси пального для бортових двигунів. Далі до відстані близько 300 тис. км (точніше, до точки Лагранжа L1 системи «Земля-Місяць») знаходиться область високих навколоземних орбіт. Поки вони використовуються досить рідко — зокрема, у цій області простору зараз працює космічний телескоп TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite).
