在各種衛星偵察手段中，照相偵察發展得最早、最快，數量最多，技術也最成熟。它縣分辨率高，織知著、一覽無餘、了如指掌的優點。
照相偵察是把長焦距、高分辨率的攝影機安裝在衛星上，對地麵目標攝影來獲取情報的。所拍照片的分辨率主要取決於衛星的軌道高度和成像係統的質量。經過多年的改進，攝影機質量不斷提高，分辨地麵目標的能力也越來越強。美國的第四代偵察衛星“大鳥”使用的攝影機在160千米髙空上能夠分辨出地麵0.3米大小的物體，這樣高的分辨力，不僅能夠準確地滴出洲際導彈地下井的位置及其尺寸，而且能夠識別出飛機、坦克以至汽車的型號。
照相偵察衛星按膠片傳輸的方式不同，分為膠卷回收型和電傳輸型兩類。
膠卷回收型照相偵察衛星上一般裝有髙分辨率的長焦距、大孔徑的窄角鏡頭照相機。當衛星飛臨地麵目標上空時，照相機按地麵指令或按照自動程序控製進行拍照，曝光後的膠片送入暗盒，儲存於回收艙內，在預定的時向把回收艙拋了出來，送回地球上的某一回收區。地麵人員或在陸地上，或在海洋上，或在天空中回收它。根據回收次數的要求，衛星上可以裝載若幹個回收艙，像郵遞員每天送報紙那樣，隔一定時間向地麵彈射一個載滿膠片的回收艙。
電傳輸型照相偵察衛星上一般裝有中分辨率的廣角鏡頭照相機，對既定目標攝影成像後，將膠片在衛星上幹洗（自動顯影)，再送進光電掃描儀。膠片在光電掃描儀內被一束光依次照射，就如同一個人閱讀報紙一樣，一行一行地掃描下去。由於膠片上已經有了地麵目標黑白深淺的影像，因此光束在掃描時就會產生不同的光信號的變化。這種變化的光信號又轉變為電信號，通過無線電係統發送到地麵上來。地麵站的無線電接收機接收到這些信號後，再將其還原成圖像或照片。
膠卷回收型和電傳輸型偵察衛星各有長短。前者采用光學攝影獲得照片的分辨率比其他各種成像方法的分辨率要高10倍，用它對戰略目標進行重點偵察，效果甚佳。但這種方法傳送照片不及時，容易貽誤戰機。後者的優點是能夠快速獲得情報，完成“實時偵察”或“近實時偵察”；缺點是照片上的圖像經過光電轉換及無線電傳輸以後，分辨率大為降低，這種方法往往用於對地麵目標的普查。
在實際應用中，上述兩種衛星往往配合使用，互為補充。一般先發射一顆電傳輸型偵察衛星對地麵進行普查，如果發現可疑的目標需要詳查的話，再發射膠卷回收型偵察衛星，進行高分辨率攝影，將膠片送回地麵認真判讀和分析，這樣就能夠較好地完成偵察任務了。
有的衛星集兩種不同的傳輸方式於一體，兼有詳查和普查兩種功能。例如美國的“大鳥”，一星多用，具有多種偵察手段和軌道機動飛行能力，既能普查，亦可詳查。這種偵察衛星上裝有詳查照相機、普查照相機、膠片處理機各一台，―有6~10個膠卷艙。通常，衛星不斷把普查像機拍攝的圖像發回地麵，供地麵判讀分析。一旦發現可疑目標，地麵便向衛星發出指令，當衛星再次經過目標上空時，衛星上的變軌發動機工作，衛星降低高度，用詳查照相機拍攝。所攝照片儲存在回收艙內，定期回收或緊急回收，多個膠卷輪可分數次回收。
用普通攝影方法來進行照相偵察，往往難以分辨複雜的地貌，特別是加以偽裝的軍事設施就更不容易識別了，同時陰雨天和夜間也無法偵察。為此，在近年發射的照相偵察衛星上，普遍應用了多感和紅外遙感技術。
電視偵察是進行實時偵察的重要手段之一，它能及時、快速地把偵察到的情報傳遞給地麵。在進行電視偵察的人造衛星上，除攜有電視攝像機外，還裝有與之配合工作的電磁衛（磁帶或磁鼓）錄像機。電視攝像地麵目標偵察獲得的電視圖像，送入電磁錄像機記錄下來，當衛星經過本國地麵接收站上空時，通過無線電傳輸方式發送給地麵，這樣可做到“近實時”偵察。如若借助於通信衛星作為中繼係統，便能夠達到“實時”偵察的效果了。
同回收膠卷偵察相比，電視偵察獲取情報的速度快，能夠做到“實時”或“近實時”傳送，便於隨時了解敵方的活動情況。這個特點在戰爭時期尤為重要。
電視偵察隨著反衛星武器的發展而獨具長處。隨著攔截衛星的出現和攔截技術的不斷改進，使得偵察衛星被擊毀的可能性越來越大。回收膠卷型衛星若一旦被敵方擊毀或破壞將一無所得，甚至膠卷還有可能被敵人從空中劫掠。而采用電視偵察時，由於將所得的圖像實時或近實時地發回地麵，所以即使衛星遭受攻擊，在這以前地麵上業已獲得了敵方的―些情報。
通過對電視偵察的普查圖像的分析，能夠隨時掌握敵方的新變化和新動向，從而有針對性地發射回收膠卷型偵察衛星，有選擇地進行拍攝，就能大大地提高了膠卷的利用率。
同電傳輸的方式相比，電視偵察也有自己的優點。電傳輸方式是一邊拍攝一邊衝洗，並通過光電掃描下傳，所以需要在全球廣設接收站。而電視偵察則不需要，因為它可以把圖像用磁錄像機“貯存”起來，到達本國接收站上空時再“放”出來，或通過通信衛星直接發送回本國接收站。其次，電傳輸方式需要裝載很多膠卷，膠卷用完之日便是衛星喪失工作能力之時。而電視偵察，隻要設備和衛星本身不發生故障就能一直使用下去。
假若在電視攝像管前加上不同的濾色片，就能得到一組多光譜圖像，有利於重點地分析地形地物。
當然，采用電視偵察也有不理想的地方，主要是它的分辨率要比照相偵察低。另外，它的成像麵偏小，這個缺陷可采取同時使用幾台攝像機組成攝像機陣的辦法加以彌補。
1871年的印巴戰爭、1973年10月第四次中東戰爭、1979年12月前蘇聯人侵阿富汗、1982年春天英阿的馬爾維納斯群島之爭，總之，每當國際上發生重大事件時，偵察衛星都出現在出事地區上空，發揮它們應有的作用。
美國軍事照相偵察衛星
說起空間照相偵察技術的發展，由來已久。早在世界上人造衛星還沒有上天之前，就有人在研究了。1946年，美國海、空軍就曾聯合製訂過一項發展人造衛星的計劃，但被蘭時的政策予以否決；1954年，美國空軍又編製了照相偵察衛星的研製和試驗綱要；1956年，美國洛克希德公司承擔了主要生產工作。隨後，這項計劃出現了兩種研製型號：空軍的“薩莫斯”和中央情報局的“克羅納”，從1960開始發射試驗型照相偵察衛星，並把兩種型號統一正式命名為“鎖眼”計劃,先後，發展了6代照相偵察衛星。
在各種偵察衛星中，照相偵察衛星所占比例又最大，這是由於照相偵察衛星在速度、高度、視野和靈活性等方麵更優越些。
照相偵察衛星上的基本偵察設備是不見光照相機，分為掃描相機和畫幅式相機兩種。所謂“全景掃描相機”，是指可將地麵上廣大地區的景物拍攝下來，適於執行普查任務；所謂“畫幅式相機”是指每幅照片包括的範圍一般沒有全景相機的大，但地麵分辨力比較高，多用於執行偵查任務。主要用於偵察軍事機構、港口、機場、導彈基地、部隊集結地、交通樞紐和重要城市工業基地等戰略目標。