在地球表面的環繞速度是7.9千米/秒，稱為第一宇宙速度。高度越高，所需的環繞速度越小。
無論速度大於或小於環繞速度，或者速度方向不與當地水平面平行，航天器的軌道一般變成一個橢圓，地心是橢圓的焦點之一。若速度過小或速度方向偏差過大，橢圓軌道的近地點可能降低較多，甚至進入稠密大氣層，不能實現空間飛行。
航天器在空間某預定點脫離地球進入行星際航行必須達到的最小速度叫做脫離速度或逃逸速度。預定點高度不同，脫離速度也不同。在地球表面的脫離速度稱為第二宇宙速度。
從地球表面發射飛出太陽系的航天器所需的速度稱為第三宇宙速度。實現恆星際航行則需要更大的速度。
航天器由不同功能的若干分系統（或系統）組成，一般分為專用系統和保障系統兩類。專用系統又稱有效載荷，用於直接執行特定的航天任務；保障系統又稱通用載荷，用於保障專用系統正常工作。
不同用途航天器的主要區別在於裝有不同的專用系統。專用系統種類很多，隨航天器執行的任務不同而異。
例如，天文衛星的天文望遠鏡、光譜儀和粒子探測器，偵察衛星的可見光照相機、電視攝像機或無線電偵察接收機，通信衛星的轉發器和通訊天線，導航衛星的雙頻發射機、高精度振盪器或原子鐘等。單一用途航天器裝有一種型別的專用系統，多用途航天器裝有幾種型別的專用系統。
各種類型航天器的保障系統往往是相同或類似的，一般包括以下一些系統：用於支承和固定航天器上的各種儀器設備，使它們構成一個整體，以承受地面運輸、航天運載器發射和空間執行時的各種力學和空間環境。結構形式主要有整體結構、密封艙結構、公用艙結構、載荷艙結構和展開結構等。航天器的結構大多採用鋁、鎂、鈦等輕合金和增強纖維複合材料。
又稱溫度控制系統，用來保障各種儀器設備在複雜的環境中處於允許的溫度範圍內。航天器熱控制的措施主要有表面處理（拋光、鍍金或噴刷塗料），包覆多層隔熱材料，使用熱控百葉窗、熱管和電加熱器等用來為航天器所有儀器設備提供所需的電能。
人造地球衛星大多採用蓄電池電源和太陽電池陣電源系統，空間探測器採用太陽電池陣電源系統或空間核電源，載人航天器大多採用氫氧燃料電池或太陽電池陣電源系統。
用來保持或改變航天器的執行姿態。航天器一般都需要姿態控制，例如使偵察衛星的可見光照相機鏡頭對準地面，使通信衛星的天線指向地球上某一區域等。常用的姿態控制方式有三軸姿態控制、自旋穩定、重力梯度穩定和磁力矩控制等。
用來保持或改變航天器的執行軌道。航天器軌道控制以軌道機動發動機提供動力，由程序控制裝置控制或地面航天測控站遙控。軌道控制往往與姿態控制配合，它們構成航天器控制系統。
包括無線電跟蹤、遙測和遙控3個部分。跟蹤部分主要有信標機和應答機。它們不斷發出信號，以便地面測控站跟蹤航天器並測量其軌道。遙測部分主要由傳感器、調制器和發射機組成，用於測量並向地面傳送航天器的各種儀器設備的工程引數（工作電壓、溫度等）和其他引數（探測儀器測量到的環境資料、敏感器測量到的航天器姿態資料等）。遙控部分一般由接收機和譯碼器組成，用於接收地面測控站發來的遙控指令，傳送給有關系統執行。
用於保障返回型航天器安全、準確地返回地面。它一般由制動火箭、降落傘、著陸裝置、標位裝置和控制裝置等組成。
在月球或其他行星上著陸的航天器配有著陸系統，其功用和組成與返回型航天器著陸系統類似。
生命保障系統：載人航天器生命保障系統用於維持航天員正常生活所必需的裝置和條件，一般包括溫度溼度調節、供水供氧、空氣淨化和成分檢測、廢物排除和封存、食品保管和製作、水的再生等裝置。
當航天員在任一飛行階段發生意外時，用以保證航天員安全返回地面。它一般包括救生塔、彈射座椅、分離座艙等救生設備。它們都有獨立的控制、生命保障、防熱和返回著陸等系統。
計算機系統用於儲存各種程式、進行信息處理和協調管理航天器各系統工作。例如，對地面遙控指令進行儲存、譯碼和分配，對遙測資料作預處理和數據壓縮，對航天器姿態和軌道測量引數進行座標轉換、軌道引數計算和數字濾波等。航天器計算機有單機、雙機和多機系統。
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航天器在運動方式、環境與可靠性、控制和系統技術等方面都有顯著的特點。
航天器大多不攜帶飛行動力裝置，在極高真空的宇宙空間靠慣性自由飛行。航天器的運動速度為八到十幾千米每秒，這個速度是由航天運載器提供的。航天器的軌道是事先按照航天任務來選擇和設計的。有些航天器帶有動力裝置用以變軌或軌道保持。
航天器由航天運載器發射送入宇宙空間，長期處在高真空、強輻射、失重的環境中，有的還要返回地球或在其他天體上著陸，經歷各種複雜環境。
航天器工作環境比航空器環境條件惡劣得多，也比火箭和導彈工作環境複雜。發射航天器需要比自身重幾十倍到上百倍的航天運載器，航天器入軌後，需要正常工作幾個月、幾年甚至十幾年。因此，重量輕、體積小、高可靠、長壽命和承受複雜環境條件的能力是航天器材料、器件和裝置的基本要求，也是航天器設計的基本原則之一。對於載人航天器，可靠性要求更為突出。
絕大多數航天器為無人飛行器，各系統的工作要依靠地面遙控或自動控制。航天員對載人航天器各系統的工作能夠參與監視和控制，但是仍然要依賴於地面指揮和控制。
航天器控制主要是藉助地面和航天器上的無線電測控系統配合完成的。航天器工作的安排、監測和控制通常由航天測控和資料採集網或使用者臺站(網)的中心站的工作人員實施。隨著航天器計算機系統功能的增強，航天器自動控制能力在不斷提高。
航天器運動和環境的特殊性以及飛行任務的多樣性使得它在系統組成和技術方面有許多顯著特點。
航天器的電源不僅要求壽命長，比能量大，而且還要功率大，從幾十瓦到幾千瓦。
它使用的太陽電池陣電源系統、燃料電池和核電源系統都比較復雜，涉及到半導體和核能等項技術。
航天器軌道控制和姿態控制系統不僅採用了很多特有的敏感器、推力器和控制執行機構以及數字計算裝置等，而且應用了現代控制論的新方法，形成為多變數的反饋控制系統。
航天器結構、熱控制、無線電測控、返回著陸、生命保障等系統以及多種專用系統都採用了許多特殊材料、器件和裝置，涉及到眾多的科學技術領域。