靜止氣象衛星主要有三大功能：一是觀測，通過遙感儀器拍攝雲圖，觀察雲係和大氣溫度的分布；二是收集，將地麵氣象觀察站觀察到的地麵氣象資料收集起來；三是廣播，將氣象資料和處理過的地麵氣象資料傳送給各地氣象台使用等。
它如一位“站”在3.6萬千米高處的“廣播員”，主要組成部分是靜止衛星、資料收集和測控站、數據處理中心、氣象觀察台和數據接收係統等。
靜止氣象衛星中安裝了功能奇特的遙感儀器。當前，常用的氣象遙感儀器主要有以下幾種。一是高分辨掃描輻射計，包括可見光和紅外自旋掃描輻射計等。它具有高超的本領，可以獲得可見光和紅外的雲圖，可見光雲圖的星下點（衛星在地麵的投影點）分辨率為0.9～2.5千米，紅外雲圖的星下點分辨率為5～12千米。二是高分辨率紅外分光計。它神通廣大，既能獲得大氣垂直溫度分布，又能測到水氣分布。三是微波輻射計。它的功能沒有那麼齊全。隻能配合高分辨率紅外分光計工作，以便獲得6層以下的大氣垂直溫度分布和雲中的含水量。另外，衛星還攜帶其他一些功能奇特的儀器，如磁帶機等數據存貯裝置和數據傳輸設備等。
在早期的氣象衛星上，安裝了電視攝像機，它用以拍攝雲圖。這種電視攝像機同廣播電視攝像機相似，不過掃描速度要慢得多。電視攝像機是利用白天雲景和地麵物體對太陽光的反射進行工作的，在晚上不能工作。
氣象衛星上裝有掃描輻射儀，其功能是用於感應地球表麵和雲層的輻射溫度。靜止氣象衛星上裝有兩個波段的掃描輻射儀，一是紅外波段，用於拍攝夜間和白天的紅外雲圖；二是可見光波段，用於拍攝白天雲圖和測定雲頂及地麵太陽光輻射溫度。
掃描輻射儀和電視攝像機拍攝雲圖的方法不同。電視攝像機快門一打開，便拍完一張完整的照片，這跟平時拍攝山水景物一樣。但掃描輻射儀拍照就不同，它利用輻射敏感單元排列次序，一條線一條線地直接進行輻射感應，並且是利用衛星旋轉向前移動的，這樣才能構成一幅圖像。
衛星傳送下來的圖像，由資料收集和測控站接收。因為衛星往下傳圖像所需要的數據容量相當大，一秒鍾要傳送上萬個圖像點，但是每個點又要由若幹個數碼（符號）來傳送，所以，一秒鍾內要傳輸約幾十萬個數碼，傳送量極大。但是，衛星發送下來的數碼量，一般一分鍾隻有幾千個，相比之下，氣象衛星轉送的圖片數據要大幾十萬倍。數據量越大，要求衛星上無線電發射的功率越大，這跟壓在肩上的物品越重，就應該加大力量扛住一樣。但是星上儀器的重量有限，發射機功率也就有限，所以發射機功率不可能很大。於是人們又想出一種辦法，解決了這一難題，那就是提高無線電傳輸效率，使傳輸一個數碼所需要的發射功率減小。
資料收集和測控站，主要組成設備是接收、控製和通信等。它的主要功能是接收氣象衛星遙感儀器探測的信息，由衛星轉發的數據收集平台的數據、空間環境監測器的信息以及衛生本身的遙測數據，經通信設備將這些信息送往數據處理中心。它還將衛星控製中心送來的遙控指令發送給氣象衛星。此外，它還承擔把數據處理中心發來的高低分辨率的雲圖、天氣傳真圖數據收集平台的詢問信號轉發給氣象衛星，根據衛星控製中心的指令，對衛星進行跟蹤測量，並將測量的數據送到數據處理中心。
數據處理中心對資料收集和測控站送來的信息進行記錄、處理，采用棄之糟粕，取之精華的辦法，提取各種有用信息，繪製出各種天氣圖，把各種觀測數據變換成定量的氣象數據，再由氣象衛星分發給天氣預報部門和其他用戶。這個中心還對整個氣象衛星係統進行監視和指揮調度。數據處理中心配備高速大容量計算機。
數據接收係統也是數據收集平台，是一個小型的地麵氣象觀測站，一般都無人管理，包括設在陸地、海洋和航空器上的大量自動環境數據接收站。數據收集平台一般安放在高山、沙漠、海洋、船舶、氣球、飛機或人煙稀少的邊遠地區以及其他需要監視的地區。它們收集的數據，經氣象衛星轉發，數據接收站接收，送給數據處理中心，經加工處理後，分送有關用戶。
靜止氣象衛星就如一位太空“氣象廣播員”，在它的幫助下，人類的氣象信息將越來越準確，給人類帶來許多益處。