跟蹤與數據中繼衛星是轉發地麵站對低中軌道航天器的跟蹤測控信號和中繼從航天器發回地麵信息的通信衛星。其作用相當於地麵長途無線電通信的微波接力站。
高頻無線電波是直線傳播的，而地球表麵是一個球麵，當航天器運行到地麵測控站或地麵站的視線範圍以外時，測控站就無法對航天器進行遙測遙控，地麵站也收不到航天器傳回的信息。如果把測控站的部分功能移到一顆地球靜止軌道衛星上，就可以實現對航天器不間斷的跟蹤，轉發地麵測控站的遙測遙控指令；地麵站利用這顆衛星也可以收到視線外航天器傳回的信息。適當配置兩顆這樣的衛星和一個地麵站組成的係統，低、中軌道上的航天器無論運行到什麼位置，可以基本上不間斷地保持與地麵測控站和地麵站的聯係。
跟蹤與數據中繼衛星的主要用途是：連續跟蹤航天器，轉發測控信息；實時高速率地向地麵轉發在軌航天器，特別是各種偵察衛星獲得的大量信息；為載人飛船等航天器與地麵之間提供不間斷的通信聯絡；為航天器的交會、對接與分離轉發導航和監控信息。對於偵察衛星而言，利用跟蹤與數據中繼衛星連續轉發偵察到的信息，可以實時掌握目標的動態情況，意義更加重大。
1983年4月4日，美國發射了世界上第一顆跟蹤與數據中繼衛星（TDRSA）。1985年10月，蘇聯發射“宇宙1700”號中繼衛星，之後又發射多顆不同型號的中繼衛星。西歐和日本也準備發展跟蹤與數據中繼衛星。