Nhu cầu ứng dụng ngày càng tăng về các dữ liệu viễn thám với mục tiêu phục vụ rất đa dạng trong theo dõi giám sát tài nguyên môi trường, phòng tránh thiên tai, phát triển kinh tế xã hội, đảm bảo quốc phòng an ninh, đã tạo ra động lực dẫn đến những thay đổi lớn trong nghiên cứu, phát triển các hệ thống thu nhận, xử lý dữ liệu viễn thám bao gồm: việc thiết kế, chế tạo các hệ thống thiết bị viễn thám trên vệ tinh, vệ tinh viễn thám, đặc biệt là vệ tinh nhỏ, trạm thu viễn thám, các hệ thống xử lý dữ liệu viễn thám từ mức cơ bản đến mức cao, cũng như các hoạt động phối hợp, hợp tác giữa các tổ chức, tập đoàn hoạt động trong khai thác, sử dụng dữ liệu không gian và viễn thám.
Mặt khác, nhờ những cải tiến to lớn trong các lĩnh vực khoa học công nghệ có liên quan như các lĩnh vực quang học, cơ khí và vật liệu, thiết bị điện tử, nhận dạng cấu trúc, xử lý tín hiệu, công nghệ máy tính, truyền thông, công nghệ quan trắc trái đất từ không gian được cải thiện trong tất cả các khía cạnh khác nhau: không gian, quang phổ và thời gian. Quá trình phát triển hơn 50 năm cũng chứng kiến sự tăng lên mạnh mẽ của năng lực tính toán. Do sự tăng trưởng mạnh mẽ về khả năng lưu trữ và tốc độ xử lý, năng lực của các vệ tinh viễn thám để thu nhận, xử lý và chia sẻ dữ liệu ảnh cũng tăng lên rất cao.
Kể từ những đầu những năm 1990, đã xuất hiện 2 xu hướng tách biệt nhau trong thiết kế và vận hành vệ tinh viễn thám.
Xu hướng thứ nhất, các cơ quan hàng không vũ trụ ở nước lớn, bao gồm cả NASA và Cơ quan hàng không vũ trụ châu Âu (ESA), trong quan trắc trái đất đã tập trung vào việc thiết kế và phóng những vệ tinh lớn với nhiều bộ cảm biến trên cùng một vệ tinh (platform), trong đó mỗi bộ cảm biến được thiết kế để giám sát một khía cạnh nào đó của các hệ thống trên trái đất, thông thường là trên phạm vi toàn cầu. Ví dụ, các vệ tinh Terra và Aqua được phóng lên năm 12/1999 và 5/2002 là những vệ tinh đầu tiên của series các vệ tinh mang theo nhiều thiết bị để tạo ra Hệ thống Quan trắc Trái đất của NASA (EOS). Vệ tinh ENVISAT của ESA được phóng lên vào tháng 3/2002, mang theo 10 bộ cảm biến khác nhau; với kích thước của một chiếc xe buýt 2 tầng và là vệ tinh quan trắc trái đất lớn nhất từng được chế tạo.
Xu hướng thứ hai là thiết kế các vệ tinh nhỏ hơn, giá thành rẻ hơn. Hiện nay đã có hàng chục nước khác nhau đang phát triển hoặc vận hành vệ tinh viễn thám. Do giá thành của các thiết bị và việc phóng vệ tinh đã giảm xuống, rất nhiều nước có nguồn thu nhập trung bình như Ân Độ, Brazil, Chi Lê, Pê Ru, Nigeria, An giê ri, Ai Cập đã phóng được vệ tinh quan trắc trái đất riêng của mình.
Các xu hướng thiết kế vệ tinh hiện nay vẫn sẽ tiếp tục và những vệ tinh viễn thám mới sẽ được định hướng vừa để đáp ứng các nhu cầu vận hành, sử dụng và tạo ra lợi nhuận. Mặc dù sự biến đổi khí hậu và những tác động của chúng sẽ tạo ra các lý do để tiếp tục phát triển các vệ tinh viễn thám lớn đa bộ cảm biến, xu hướng thiết kế các vệ tinh viễn thám nhỏ hoặc trùm vệ tinh viễn thám quang học và ra đa phục vụ công tác giám sát tài nguyên môi trường, quốc phòng - an ninh vẫn đang được phát triển trong tương lai Trong khi các nước lớn và các tổ chức quốc tế có nền công nghệ hàng không – vũ trụ phát triển ở mức cao như Mỹ, Canada, Nhật Bản, Pháp, Đức và châu Âu vẫn tiếp tục phát triển các hệ thống vệ tinh cỡ lớn (Landsat, WorlView, ALOS, SPOT, Sentinel, Cosmo Skymed) thì các nước đang phát triển thường tập trung vào phát triển các vệ tinh nhỏ như Theos (Thái Lan), AlSat (Angeri), VNREDSat1 (Việt Nam) … Để nâng cao năng lực cung cấp ảnh, xu hướng cơ bản hiện nay là xây dựng các chùm vệ tinh với hàng chục, thậm chí hàng trăm vệ tinh cùng hoạt động cho phép cung cấp ảnh cùng một khu vực nhiều lần trong ngày với ảnh độ phân giải cao; hoặc xây dựng, phát triển các hệ thống viễn thám chuyên đề phục vụ cho một vài mục đích cụ thể.
