A Szputnyik-1 repülését követően szinte azonnal mindenféle űreszközt megpróbált feljuttatni a két űrhatalom. Így hamarosan ketté is vált az alkalmazási és a kutatási céllal felküldött műholdak, űrszondák indítása.

Alkalmazási műhold-történelem 

Polgári alkalmazások 

Már a legelső időkben nyilvánvalóvá vált, hogy a világűrbe juttatott eszközök révén mind a katonai, mind a civil életben új lehetőségek nyílnak meg. A meteorológiai előrejelzés, a távközlés, a katonai felderítés, vagy a polgári célú távérzékelés, a navigáció, mind-mind új lehetőségeket kaptak.

Kommunikáció

A világ első műholdja egyben a világ első kommunikációs műholdja is volt, lévén a Szputnyik-1-nek rádióadója, amely jól vehető, 1 W-os teljesítménnyel csipogó ("bip-bip") jeleket sugárzott a rádióamatőrök számára. Az első, kifejezetten kommunikációs műhold az amerikai SCORE volt 1958. december 18-án, amely kísérletei során magnetofonra vette a felé sugárzott jeleket, majd visszajátszotta azokat. Ezt követte az ECHO-1, az első passzív kommunikációs műhold 1960. május 13-án, amely nem volt más, mint egy alumíniummal bevont műanyag gömb, amely tükörként szolgált a rádióhullámok számára. Végül 1960. október 14-én állt pályára az első aktív kommunikációs űreszköz, a Courier 1B. Ez a szerkezet már üzenetek továbbítására is alkalmas volt, 55 000 bit/sec sebességgel.

Napjainkban a civil kommunikációs műholdak a nemzetközi telefonbeszélgetések lebonyolítását, televíziós és rádióadások sugárzását és az internet közvetítését végzik.

Meteorológia 

1960. április 1-jén startolt az első meteorológiai műhold, a TIROS-1. A napelemekkel működő kis műhold 78 napig figyelte kameráival a földfelszínt és sugárzott adatokat a meteorológusok számára, köztük a világ első tévéfelvételét az űrből. A különböző országok különböző rendszereket alkalmaznak azóta. Európában elsősorban a Meteosat műholdsorozat példányai, Amerikában a GOES, Oroszországban a GOMS, Kínában a Fen-Yung holdak adatait használják.

Navigáció 

Ma már a GPS szó természetes, mindennapos használatú. A helymeghatározásra, illetve navigációra külön műholdak szakosodtak. Ezek katonai alkalmazásokként indultak, mára azonban széles körben elterjedt civil alkalmazásuk is.

A világ első navigációs műholdja a Transit-1B volt, 1960. április 13-i startjával. A világ első teljes körű, az egész Földet lefedő helymeghatározó rendszere az amerikai GPS (Global Positioning System) volt, mellette létezik még a nagy lefedettségű, 2011-re teljes rendszerré kiépülő orosz rendszer, a GLONASSZ, és hamarosan indul az európai fejlesztésű Galileo (ez 2011 körül várható) valamint a kínai Beidou rendszer műholdjainak Föld körüli pályára állítása.

Távérzékelés

A korábbi katonai alkalmazások, elsősorban a fotófelderítő rendszerek elavulásuk után még jó szolgálatot tesznek civil területeken. A katonai csúcstechnikát képviselő eszközöktől egy fejlődési fokkal gyengébb felbontású eszközökkel, földmegfigyelő műholdak szolgálnak Föld körüli pályán. Ezekkel térképezési, meteorológiai, vagy akár mezőgazdasági termésbecslési feladatokat látnak el. Ilyen például az IKONOS, Landsat, EROS műholdak.

Katonai alkalmazások 

A kísérletek titkossága miatt ez kevésbé dokumentált, nehezebben historizálható terület, de az első katonai műhold még 1958-59 táján elindult. A Szovjetunióban a Kozmosz sorozat sok tagja volt katonai műhold, az USA-ban a "Corona" sorozat takart katonai célú eszközöket. Azóta a két nagyhatalom mellé felsorakozott Franciaország, Németország, Anglia, India, Izrael és Kína, mint a katonai műholdak üzemeltetői.

A katonai űreszközök működési területei:

• fotófelderítés
• rádiólehallgatás
• rejtjelezett kommunikáció
• nukleáris robbantások figyelése
• rakétaindítások megfigyelése

A katonai műholdak speciális fajtája az ún. "gyilkos műhold", amelynek feladata más műholdak elpusztítása. Ezt a műveletet nukleáris robbantással (illetve annak másodlagos hatásával, erős elektromágneses impulzussal), fizikai ütközéssel, lézerrel végezték volna el konfliktus esetén az erre alkalmas eszközök. Gyakorlatban való alkalmazásukról nincs adat.