航天遙感器就如太空的“慧眼”，晝夜注意著地球，無論是地麵，還是地下的東西，都逃不過這隻“慧眼”，航天遙感按工作波長不同，一般分為可見光遙感、紅外遙感、多光譜遙感和微波遙感等。
人們眼睛能看見的光波被稱為可見光，所以光遙感是普遍應用的遙感方式，它工作在波長為0.4～0.7微米的可見光波譜段。它能把人眼睛可以看見的景物真實地再現出來，它的優點在於直觀、清晰、易於判讀。常見的可見光遙感器是照相機，目前衛星上的照相機在160千米的太空拍照，其地麵分辨率達0.3米，也就是說，可以分辨地麵走動的人。但它的不足之處在於，可見光遙感隻能白天工作，而且受雲雨、霧等氣象條件影響很大。
工作在波長0.7～1000微米的紅外波段就是紅外遙感。它是根據物體表麵溫度高於-273℃時，都具有輻射紅外線的物理特性，來測得物體紅外輻射強度、波段和溫度的，從而識別偽裝並可進行夜間觀察。紅外遙感常用於尋找地下熱源、發現森林火災、監視農作物病蟲害等。紅外遙感雖然能在夜間工作，但它卻無法穿透厚厚的雲層。常用的紅外遙感器是光學機械掃描儀。
把可見光遙感和紅外遙感技術性結合起來就是多光譜遙感。它是根據不同物體對不同波長的光線具有不同反射能力的原理，利用多個相機或多通道傳感器對目標攝影或掃描，從而同時獲得目標在不同光譜帶的圖像，然後，選取若幹張照片進行組合，可得到一張假彩色照片。假彩色照片是指照片顏色與真實物體不同的照片，例如田裏的的小麥本來是綠色，但在假彩色照片裏故意將小麥變為紅色，目的是使人看得更清楚。人們觀看假彩色照片就可以知道地麵景物。一般的多光譜遙感器有多譜段相機和多光譜掃描儀。
微波遙感能感測比紅外輻射波長更長的微波輻射，工作波長在1～1000毫米的電磁波段。它具有穿雲破霧、夜間工作的能力，是一種全天候的遙感手段。微波遙感器有主動式和被動式兩種。主動式有合成孔徑雷達、雷達測高計和微波風場散射計等，它們主動向地麵發射微波並捕獲目標的回收，收獲得目標圖像或參數；被動式有微波輻射計等，它是直接感測目標的微波輻射強度，以獲取目標的參數。微波遙感可以觀察雲層覆蓋下的景物，獲取的圖像具有鮮明的立體感，因此，在地圖學研究中廣泛應用。
人們從航天遙感器獲得大量圖像，不過仍不能直接辨識地麵或地下景物，這是由於遙感時，遙感器所獲的圖像信息會受到外界因素的影響，因此需要對圖像信息進行加工處理，以達到棄之糟粕，取之精華的目的。外界因素有衛星的運動、儀器的誤差、目標的移動、大氣吸收和散射、地球曲率等。這些因素的影響，使遙感圖像發生幾何畸變或輻射畸變。
圖像處理首先對遙感圖像信息進行校正或修正，再經增強、濾波及修正，才可得到再現景物原來麵貌的黑白或彩色照片、假彩色照片、計算機數字磁帶等。
隻有經過處理後的圖像（照片），才能使人們從圖像上去辨識地麵或地下景物。例如利比亞貨船“阿爾洛夫”號排放汙油的圖像，就是經過圖像處理後的彩色或假彩色照片。
一句話，航天遙感器能夠將地球上的一切看得清清楚楚，為人類提供了很多方便。