弹道导弹发射时会留下明显的尾迹，天气良好时能发现地面山林大火的预警卫星当然也能发现这条尾迹。
中国火箭军9枚战术弹道导弹齐射，由于间距小，会被预警卫星误认为只有1-2枚。
中评社北京3月25日电／2016年3月22日，据《科技日报》报道，我国有尖兵系列侦察卫星和前哨系列红外预警卫星两大类军用遥感卫星，这是我国首次公开证实预警卫星的存在。
预警卫星学名导弹预警卫星，是专门为提供弹道导弹发射早期预警而研制的。二战中，弹道导弹和巡航导弹同时登上战场，战后初期的发展也呈并驾齐驱之势，都被作为核弹头的运载工具而得到巨大投入。但以当时的技术水平，用巡航导弹打击数千、上万公里外的目标非常困难，因为导航与控制系统可靠性和精度较低，更可怕的是在本国领空飞行，导弹很可能中途坠毁，并带来最后的核爆炸。
虽然当时的弹道导弹可靠性和精度也低，但弹道导弹发射是否成功很容易被监控：只要1分钟内导弹没有偏离预定轨道，那么它就不会落在本国领土上；只要3分钟内导弹没有偏离预定轨道，那么它就一定会把核弹头扔到目标区域。尽管数公里的命中误差在今天看来像是个笑话，但对杀伤半径数公里的核弹头和市区范围数公里的城市来说，这已经足够毁灭一切了。因此在1960年代，美苏迅速部署了数以百计的洲际弹道导弹。
弹道导弹发射时，火箭发动机会喷出数千度的火焰喷流，在飞行轨迹上留下长数公里、直径数百米、温度几十到数百度的高温尾气。由于弹道导弹会一直向上飞出大气层，所以这条高温尾迹会一直延伸到大气层顶端，来自太空的观察者很容易就能看到它。
洲际弹道导弹从发射到命中目标需要20-30分钟，如果遭遇核打击的国家在导弹刚发射时就能得到警报，那么他们可能来得及在导弹落地爆炸之前下令发射本国的核导弹，以免它们被摧毁在发射井里。由于发射核导弹的命令只能由最高领导人下达，而他们不可能24小时守在高度戒备的导弹发射指挥中心，因此预警时间越长越好，免得领导人因上厕所或别的事情耽误而来不及听取警报和下达命令。
最初人们选择用雷达对来袭弹道导弹发布预警信息。但由于地球是圆形的，因此雷达只能发现高空目标，这就浪费了导弹发射之初的2分钟时间；而且雷达不能连续开机，总有进行检测修理时候。于是科学家选择将用不疲惫的哨兵部署在太空，这就是导弹预警卫星。为了让它能够持续观测敌方导弹发射阵地，人们选择3.6万公里高的地球同步轨道，通过多颗分区观测实现全球无缝预警。
弹道导弹发射的最初44秒内，只能爬升到7公里高度，由于云层和稠密大气的遮挡，预警卫星未必能迅速发现这个目标；之后一直到第180秒导弹发动机关机，预警卫星都可以持续跟踪这条不断延伸的红线。随后预警信号经中继卫星或地面站传到作战指挥、管理、控制系统，由其进行目标识别和跟踪，计算弹道和最终落点，引导预警雷达对目标进行更精确的跟踪，判断是否向国家领导人和军队指挥部发出导弹来袭警报。
所以，导弹预警卫星是反导系统最重要的组成之一，没有它，对弹道导弹拦截就无从谈起。
美国于1972年发射首颗DSP导弹预警卫星，该系列卫星共5颗，其中3颗主星各自位于大西洋、中太平洋和印度洋赤道上空，分别针对苏联从欧洲地区、北大西洋和巴伦支海，西伯利亚与鄂霍次克海，中亚地区发射的弹道导弹；备用星位于非洲与东印度洋，优先保证对北大西洋和欧洲区域的导弹发射监视。
DSP卫星以旋转扫描方式进行观测，每10秒对地球观察一次，要4-5次才能判断是否有导弹发射。同时该卫星信息传输速度较慢，从探测到导弹到把信号传给指挥中心要5分钟。该卫星的地面分辨率仅为3.58公里，实际上它看不清任何导弹，只能观测到视场内有超出检测阀值的信号连续出现并向同一方向移动，这就是它判断导弹发射的标准。
洲际导弹发射井彼此间距5公里以上，以免被同一颗核弹所摧毁，因此这一分辨率不会造成问题。但对发射间距较小的战术弹道导弹来说，DSP卫星会把多枚同时发射的导弹看成一枚，给指挥系统以错误的信号。因此我国火箭军强调演练齐射能力，以增强导弹突防能力。
苏联导弹预警卫星与美国不同，由于苏联人最担心美国弹道导弹核潜艇从北冰洋附近发射导弹，因此他们的预警卫星强调对北极高纬度地区的检测能力。同步轨道卫星由于角度问题，难以观测北极目标（奇怪的是美国人在同步轨道的卫星就可以监视部署在北冰洋的苏联核潜艇），因此苏联人的卫星运行在大椭圆轨道（又称闪电轨道，以卫星命名）上，近地点只有200-300公里，远地点高达4万公里，因此可以在北半球上空停留很长时间，方便对北极的观察。
1990年海湾战争后，为提高对弹道导弹的拦截能力，美国开始研制新一代预警卫星——天基红外系统（SBRIS），计划用4颗同步轨道卫星、2颗大椭圆轨道卫星和24颗中轨道卫星组成天基观测网。由于费用过于昂贵，该系统的中轨道卫星部分改称空间目标跟踪和监视系统（STSS），于2009年成功发射2颗后下马。6颗高轨道卫星项目继续保留，最后两颗还在制造中。
我国高分4号同步轨道光学遥感卫星也搭载有红外相机，虽然其地面最高分辨率为400米，远高于DSP预警卫星的3.58公里，但这是以单张图片的面积远小于DSP卫星为代价实现的。高分4单张图片面积为16万平方公里，DSP每次扫描面积1亿平方公里，如果将高分4号使用“鱼眼镜头”，将图像扫描面积扩大到与后者相同，那么分辨率也将大幅下降。但高分4毕竟提供了基础平台，只要对该卫星的光学镜头、红外相机、控制系统略作调整，就是一颗预警卫星。
当今世界对我国最可能发动中远程导弹攻击的国家是美国、日本和印度，由于美国弹道导弹核潜艇可能从北大西洋向我国发动攻击，因此我国也必须部署3颗预警卫星，分别部署在中太平洋、北大西洋和东印度洋赤道上空，监视全球导弹发射。
