지구 상공에서 일정 궤도를 따라 공전하는 인공위성(artificial satellite)을 사용하여 지상과 위성 간 또는 위성 상호 간에 정보를 송수신하는 무선 통신.

인공위성의 종류는 용도에 따라 군사 위성(military satellite), 기상 위성(meteorological satellite), 과학 위성(scientific satellite), 통신 위성(communication satellite), 방송 위성(broadcasting satellite) 등이 있다. 그 중 통신 위성은 통신 신호를 중계할 목적으로 지구를 돌고 있는 인공위성을 말한다.
위성통신(satellite communications)은 통신 위성을 사용하여 제공되는 통신 및 방송 서비스로 위성통신 시스템은 일반적으로 지구국(earth station), 통신 위성 본체, 위성 탑재 중계기(transponder), 지상 관제소 등으로 구성된다.

위성통신의 대표적인 활용 예로 정지궤도 위성을 이용한 대륙 간 장거리 전화를 들 수 있다. 20세기 후반에 광케이블을 사용한 해저 통신 케이블(submarine communications cable) 분야의 발전으로 위성을 사용한 장거리 전화 이용은 줄었지만 대륙으로부터 멀리 떨어져 있어 해저 통신 케이블이 서비스되지 않는 지역, 유선 전화망이 설치되기 어려운 대륙과 국가 등에서는 여전히 사용한다. 또한 시간 지연에 민감하지 않은 광대역 데이터 전송에도 사용한다.

위성통신은 하나의 위성이 서비스할 수 있는 통신 범위가 매우 넓고, 지리적 위치에 대한 제한이 적으며, 통신 품질이 비교적 균일하고, 수 GHz에서 수십 GHz 대역의 전파 사용에 따른 전송이 가능하다. 또한 다지점으로 동시에 동일한 정보를 분배할 수 있는 브로드캐스팅과 다지점 간에 회선을 설정할 수 있는 다중 접속(multiple access)이 가능하다.
반면 원거리 전송에 따른 전송지연과 수신신호 세력 저하, 수신방법 용이성에 따른 취약한 보안성, 높은 주파수 사용으로 강우감쇠 및 태양간섭 등의 기후에 영향 받는 등의 단점도 있다.

위성통신은 1957년 10월 4일 소련이 인공위성 스푸트니크 1호를 발사하면서 연구가 시작되었다. 우리나라는 1970년 충남 금산에 위성통신 지구국을 설치하면서 국제 위성통신 서비스를 시작하였다. 이후 1990년부터 위성을 이용한 위성 방송(satellite broadcasting) 사업을 본격적으로 추진하였다. 1995년에 무궁화 위성 1호(KOREASAT 1)가 발사되면서 우리나라는 세계에서 22번째로 상용 위성을 보유한 국가가 되었다. 이어 1996년에는 무궁화 위성 2호, 1999년에는 무궁화 위성 3호, 2006년에는 무궁화 위성 5호를 성공적으로 발사하였다. 통상 무궁화 위성 등의 상업용 위성은 통신용 중계기와 방송용 중계기를 같이 탑재하여 복합적인 서비스를 수행한다.

위성통신 기술은 이동통신 서비스에도 중요하게 활용한다.
3GPP는 이동통신 서비스를 위성통신을 통해 제공하려는 NR over NTN(New Radio over Non-Terrestrial Network), 사물인터넷(IoT) over NTN 기술을 Release 17 규격에 포함하여 표준화를 진행한다. 이동통신에서 위성통신 기술은 지상뿐 아니라 공중, 해상 이동통신 서비스에서도 활용이 가능하며, 이와 같은 서비스는 6세대(6G) 이동통신에서도 매우 중요한 통신 시나리오 중 하나다.
저궤도 상에 수백 수만 개의 위성을 배치한 군집 위성 기반 위성통신 시스템을 구축하면 전 지구를 대상으로 저지연 서비스를 제공할 수 있다.