Radarın uzay araştırmaları ve uydu operasyonlarında birçok önemli uygulaması vardır. Önemli bir uygulama, gezegenin yüzeyini ve atmosferini izlemek için uydulardaki radar sensörlerinin kullanıldığı Dünya gözlemidir. Örneğin sentetik açıklıklı radar (SAR) sistemleri, hava koşullarına veya günün saatine bakılmaksızın Dünya yüzeyinin yüksek çözünürlüklü görüntülerini üretebilir. Bu görüntüler araziyi haritalamak, arazi kullanımındaki değişiklikleri izlemek, ormansızlaşmayı tespit etmek, deprem veya sel gibi doğal afetleri değerlendirmek ve kutup bölgelerindeki buz örtüsünü ve hareketi gözlemlemek için değerlidir. Uzaydaki radar aynı zamanda operasyonel uydular ve uzay araçlarıyla çarpışmaları önlemek için uzaydaki enkazın izlenmesine yardımcı olarak uzayın durumsal farkındalığına ve yörünge güvenliğine katkıda bulunur.
Radarın uzayda çalışabileceği menzil, radar sisteminin gücü, kullanılan radar dalgalarının frekansı ve gözlemlenen veya takip edilen nesnelerin özellikleri gibi çeşitli faktörlere bağlıdır. Dünya gözlem uygulamalarında, SAR gibi uzay tabanlı radar sistemleri tipik olarak uydudan birkaç yüz kilometreden bin kilometreye kadar Dünya yüzeyinin ayrıntılı görüntülerini yakalamaya yetecek mesafelerde çalışabilir. Bu sistemler, çözünürlüğü ve hassasiyeti artırmak için karmaşık sinyal işleme teknikleri kullanarak arazi veya yüzey özelliklerindeki ince değişiklikleri tespit etmelerine olanak tanır. Uzay enkazını ve yörüngedeki diğer nesneleri takip etmek için radar sistemleri, özel görev gereksinimlerine ve uzayda konuşlandırılan radar teknolojisinin yeteneklerine bağlı olarak daha da büyük mesafelerde çalışabilir.