利用遙感技術對環境進行監測，遙感技術具有其他技術手段無法媲美的優勢，可以獲取生態環境變化的基本地面面資料，能夠提供諸如沙漠化進程、土地鹽漬化和水土流失、生態環境惡化(如酸雨對植被的污染)、工業廢水和生活污水對水體的污染、石油對海洋的污染等基本狀況和發展程度的數據和資料。

1、大氣環境

大氣環境的遙感調查主要指通過遙感手段調查大氣污染源的分布、污染源周圍的擴散條件、污染物的擴散影響范圍等，并輔以少量地面同步監測數據，可以定量分析污染物濃度的梯度變化值。

2、污染源監測

隨著影像技術越來越清晰，可用于監測固定源污染源信息，如在衛星影像上能清楚地看到炭黑廠的黑煙塵;利用具有熱紅外波段、覆蓋范圍廣的氣象衛星數據可以監測全國的秸稈焚燒點。

3、污染物定量監測

衛星傳感器技術不斷發展，科學家已經開始追蹤由森林大火、工業排放和城市排放產生的大氣污染情況。

4、痕量氣體成分監測

痕量氣體包括臭氧(O3)、一氧化碳(CO)、二氧化硫(SO2)、甲烷(CH4)等，對全球大氣環境及生態引起重大的影響，例如光化學煙霧、酸雨、溫室效應、臭氧層破壞等無不與痕量氣體有關。遙感可以快速獲取大范圍內痕量氣體的定量信息。

5、氣溶膠監測

氣溶膠是指懸浮在大氣中的各種液態或固態微粒,通常所指的煙、霧、塵等都屬于氣溶膠。氣溶膠不僅影響全球變化,而且也是影響區域大氣環境質量的主要因素。已經證明，遙感是一種監測從局地到全球氣溶膠分布的強有力的手段。

6、災害性大氣監測

災害性大氣污染主要是沙塵暴，衛星圖像擁有紅外通道，可以確定沙塵暴的位置,同時它所具有的高時間分辨率(如1小時重返),更有利于大尺度監測沙塵暴的運動軌跡。目前沙塵暴研究和監測的主要是利用遙感手段。此外，還可以監測大霧、霾等大氣。