航天器分为军用航天器、民用航天器和军民两用航天器，这三种航天器都可以分为无人航天器和载人航天器。无人航天器分为人造地球卫星、空间探测器和货运飞船。载人航天器分为载人飞船、空间站和航天飞机、空天飞机。
人造地球卫星分为科学卫星、技术试验卫星和应用卫星。科学卫星分为空间物理探测卫星和天文卫星。
应用卫星分为通信卫星、气象卫星、导航卫星、测地卫星、地球资源卫星、侦察卫星、预警卫星、海洋监视卫星、截击卫星和多用途卫星等。
空间探测器分为月球探测器、行星及其卫星探测器、行星际探测器和小行星探测器。
国际科学联合会空间研究委员会(COSPAR)规定，凡进入空间运行轨道的航天器、运载火箭末级和碎片等人造天体均使用统一国际编号。
从1957年到1962年12月31日，航天器和其他人造天体的编号是发射年度序号加上希腊字母，后者表示年度内的发射次序。同一次发射的多个人造天体，用附标阿拉伯数字来区别，按它们的亮度或其他指标编排顺序。
例如，苏联第一颗人造卫星的编号是1957-α2，运载火箭末级比卫星亮，编号是1957-α1。由于航天器发射数量日益增加，这种编号方法已不适用。
从1963年1月1日起采用新的编号方法，原希腊字母改为三位阿拉伯数字，原附标改为拉丁字母（与阿拉伯数字易混淆的I、O字母不采用），按航天器、运载火箭末级、碎片等次序排列。例如，中国第一颗人造卫星──“东方红1号”的编号是1970-034A，运载火箭末级的编号是1970-034B。
航天器在天体引力场作用下，基本上按天体力学的规律在空间运动。它的运动方式主要有两种：环绕地球运行和飞离地球在行星际空间航行。环绕地球运行轨道是以地球为焦点之一的椭圆轨道或以地心为圆心的圆轨道。
行星际空间航行轨道大多是以太阳为焦点之一的椭圆轨道的一部分。航天器克服地球引力在空间运行，必须获得足够大的初始速度。环绕地球运行的航天器，如人造地球卫星、卫星式载人飞船和空间站等要在预定高度的圆轨道上运行，必须达到这一高度的环绕速度，速度方向与当地水平面平行。
在地球表面的环绕速度是7.9千米/秒，称为第一宇宙速度。高度越高，所需的环绕速度越小。
无论速度大于或小于环绕速度，或者速度方向不与当地水平面平行，航天器的轨道一般变成一个椭圆，地心是椭圆的焦点之一。
若速度过小或速度方向偏差过大，椭圆轨道的近地点可能降低较多，甚至进入稠密大气层，不能实现空间飞行。
航天器在空间某预定点脱离地球进入行星际航行必须达到的最小速度叫做脱离速度或逃逸速度。
预定点高度不同，脱离速度也不同。在地球表面的脱离速度称为第二宇宙速度。从地球表面发射飞出太阳系的航天器所需的速度称为第三宇宙速度。实现恒星际航行则需要更大的速度。
航天器由不同功能的若干分系统（或系统）组成，一般分为专用系统和保障系统两类。专用系统又称有效载荷，用于直接执行特定的航天任务；保障系统又称通用载荷，用于保障专用系统正常工作。
不同用途航天器的主要区别在于装有不同的专用系统。专用系统种类很多，随航天器执行的任务不同而异。
例如，天文卫星的天文望远镜、光谱仪和粒子探测器，侦察卫星的可见光照相机、电视摄像机或无线电侦察接收机，通信卫星的转发器和通信天线，导航卫星的双频发射机、高精度振荡器或原子钟等。单一用途航天器装有一种类型的专用系统，多用途航天器装有几种类型的专用系统。
各种类型航天器的保障系统往往是相同或类似的，一般包括以下一些系统：
结构系统——用于支承和固定航天器上的各种仪器设备，使它们构成一个整体，以承受地面运输、航天运载器发射和空间运行时的各种力学和空间环境。结构形式主要有整体结构、密封舱结构、公用舱结构、载荷舱结构和展开结构等。航天器的结构大多采用铝、镁、钛等轻合金和增强纤维复合材料。
热控制系统——又称温度控制系统，用来保障各种仪器设备在复杂的环境中处于允许的温度范围内。航天器热控制的措施主要有表面处理（抛光、镀金或喷刷涂料），包覆多层隔热材料，使用热控百叶窗、热管和电加热器等。
电源系统——用来为航天器所有仪器设备提供所需的电能。人造地球卫星大多采用蓄电池电源和太阳电池阵电源系统，空间探测器采用太阳电池阵电源系统或空间核电源，载人航天器大多采用氢氧燃料电池或太阳电池阵电源系统。
姿态控制系统——用来保持或改变航天器的运行姿态。航天器一般都需要姿态控制，例如使侦察卫星的可见光照相机镜头对准地面，使通信卫星的天线指向地球上某一区域等。常用的姿态控制方式有三轴姿态控制、自旋稳定、重力梯度稳定和磁力矩控制等。
轨道控制系统——用来保持或改变航天器的运行轨道。航天器轨道控制以轨道机动发动机提供动力，由程序控制装置控制或地面航天测控站遥控。轨道控制往往与姿态控制配合，它们构成航天器控制系统。
无线电测控系统——包括无线电跟踪、遥测和遥控?3个部分。跟踪部分主要有信标机和应答机。它们不断发出信号，以便地面测控站跟踪航天器并测量其轨道。遥测部分主要由传感器、调制器和发射机组成，用于测量并向地面发送航天器的各种仪器设备的工程参数（工作电压、温度等）和其他参数（探测仪器测量到的环境数据、敏感器测量到的航天器姿态数据等）。遥控部分一般由接收机和译码器组成，用于接收地面测控站发来的遥控指令，传送给有关系统执行。
返回着陆系统——用于保障返回型航天器安全、准确地返回地面。它一般由制动火箭、降落伞、着陆装置、标位装置和控制装置等组成。在月球或其他行星上着陆的航天器配有着陆系统，其功用和组成与返回型航天器着陆系统类似。
生命保障系统——载人航天器生命保障系统用于维持航天员正常生活所必需的设备和条件，一般包括温度湿度调节、供水供氧、空气净化和成分检测、废物排除和封存、食品保管和制作、水的再生等设备。