对于承担观测和监视作用的卫星（如气象卫星），太阳同步轨道有其独特的优势，原因在于卫星在轨运行的每时每刻，在卫星下方地球表面的光照角几乎相同。对于以可见光或红外地表成像的卫星（如气象卫星），以及其他类型的遥感卫星（如携带需要光照的海洋和大气遥感设备的卫星）来说，这种不间断的光照是一种十分有用的特性。比如，一个在太阳同步轨道上运行的卫星，一天之内会穿越赤道平面12次，且每次穿越都在当地平太阳时的大约15点。
正午轨道（noon/midnight orbit）是特殊情况下的太阳同步轨道。在其上运行的卫星大约在正午或子夜时分通过赤道上空。与之相对的是晨昏轨道（dawn/dusk orbit），卫星通过赤道上空的时间大约在日出或日落时分，即卫星是“骑”在晨昏线上运行的。这种“骑”在晨昏线之上的运行，对于有源雷达卫星十分有用，因为卫星的太阳能帆板可以始终都朝向太阳面，不被地球阻挡。这对某些携带无源仪器的卫星也十分有用，因为这些仪器需要限制太阳对测量的影响，所以位于其上的仪器可以始终指向地球的黑暗一面。最近十分火热的太空算力卫星也通常被放置于晨昏轨道，这样一方面能维持稳定的太阳能板发电，一方面能最大程度地散热。
事实上，如果地球是一个标准的均质球体，太阳同步轨道就不会存在。而正是因为地球是一个“扁球”，卫星轨道平面才会产生细微的变化，从而存在每天向东进动大约1度的轨道平面，进而满足SSO的基本要求。
