跟踪与数据中继卫星是转发地面站对低中轨道航天器的跟踪测控信号和中继从航天器发回地面信息的通信卫星。其作用相当于地面长途无线电通信的微波接力站。
高频无线电波是直线传播的，而地球表面是一个球面，当航天器运行到地面测控站或地面站的视线范围以外时，测控站就无法对航天器进行遥测遥控，地面站也收不到航天器传回的信息。如果把测控站的部分功能移到一颗地球静止轨道卫星上，就可以实现对航天器不间断的跟踪，转发地面测控站的遥测遥控指令；地面站利用这颗卫星也可以收到视线外航天器传回的信息。适当配置两颗这样的卫星和一个地面站组成的系统，低、中轨道上的航天器无论运行到什么位置，可以基本上不间断地保持与地面测控站和地面站的联系。
跟踪与数据中继卫星的主要用途是：连续跟踪航天器，转发测控信息；实时高速率地向地面转发在轨航天器，特别是各种侦察卫星获得的大量信息；为载人飞船等航天器与地面之间提供不间断的通信联络；为航天器的交会、对接与分离转发导航和监控信息。对于侦察卫星而言，利用跟踪与数据中继卫星连续转发侦察到的信息，可以实时掌握目标的动态情况，意义更加重大。
1983年4月4日，美国发射了世界上第一颗跟踪与数据中继卫星（TDRSA）。1985年10月，苏联发射“宇宙1700”号中继卫星，之后又发射多颗不同型号的中继卫星。西欧和日本也准备发展跟踪与数据中继卫星。