Eine niedrige Erdumlaufbahn (LEO) ist eine Umlaufbahn von etwa 100 bis 1240 Meilen (160-2000 km) über der Erdoberfläche. Fast die gesamte bemannte Raumfahrt hat mit wenigen bemerkenswerten Ausnahmen in der niedrigen Erdumlaufbahn stattgefunden. Auch viele Satelliten befinden sich in einer niedrigen Erdumlaufbahn, ebenso wie die Internationale Raumstation ISS.
Tatsächlich befindet sich das, was viele Leute auf Fotos als Weltraum betrachten, immer noch innerhalb einer niedrigen Erdumlaufbahn. Der LEO selbst wird grob vom innersten Van-Allen-Strahlungsgürtel eingeschlossen, der vom Erdmagnetfeld gehalten wird. Es gibt einige Überschneidungen zwischen LEO und dem Van-Allen-Gürtel, wobei sich einige Satelliten im Gürtel befinden. Der innere Van-Allen-Strahlungsgürtel selbst bereitet dem Satellitenbetrieb tatsächlich Schwierigkeiten, da Satelliten gegen die vorhandenen hohen Energieniveaus abgeschirmt werden müssen. Es gibt einen Vorschlag, die Energie aus diesem Gürtel deutlich nach unten zu entziehen, wodurch die erforderliche Abschirmung sowie die Gefahr für den Menschen durch die Energieniveaus reduziert werden.
Auf Objekte innerhalb einer niedrigen Erdumlaufbahn wird je nach Höhe ein erheblicher Widerstand ausgeübt. Unterhalb von etwa 310 km befinden sich Objekte in der Thermosphäre, während sie sich oberhalb dieser Höhe in der Exosphäre befinden. In beiden sind verschiedene Gase vorhanden, die auf Satelliten einen Widerstand ausüben, sodass sie etwas Energie aufwenden müssen, um in der Umlaufbahn zu bleiben. Da dieser Widerstand mit abnehmender Höhe zunimmt, ist es nicht üblich, dass Objekte in einer Höhe von weniger als 500 km platziert werden.
In LEO befinden sich eine Reihe verschiedener menschlicher Objekte aus verschiedenen Zeiträumen. Die bemerkenswerteste davon ist wahrscheinlich die Internationale Raumstation, die sich etwa 200 Meilen (320 km) über der Erdoberfläche befindet, gut innerhalb der Thermosphäre. Die Internationale Raumstation wird regelmäßig vom Space Shuttle, der Sojus-Sonde, dem Automated Transfer Vehicle und der Progress-Raumsonde besucht, die alle nur an LEO-Missionen teilnehmen.
In LEO befindet sich auch eine große Anzahl von Satelliten, die in etwa 90 Minuten mit einer Geschwindigkeit von etwa 5 km/s um die Welt reisen. Der Start eines Satelliten in eine niedrige Erdumlaufbahn erfordert viel weniger Energie als der Start in den Weltraum, und die Ausrüstung, die benötigt wird, um ein Signal zurück zur Erde zu senden, kann viel weniger leistungsstark sein. Aus diesen Gründen sind LEO-Satelliten immer noch weit verbreitet, auch wenn sie sich nicht wie geostationäre Satelliten im Weltraum über einem Teil des Planeten befinden können. Trümmer überlagern auch die niedrige Erdumlaufbahn, wobei derzeit etwa 8 Objekte mit einer Größe von mehr als 8,500 cm verfolgt werden. Diese Trümmer stellen eine Bedrohung für Satelliten und Missionen dar, da selbst winzige Objekte, die sich mit dieser Geschwindigkeit bewegen, enormen Schaden anrichten können.
Trotz aller menschlichen Aktivitäten im Weltraum hat ein überraschend geringer Teil davon tatsächlich außerhalb der niedrigen Erdumlaufbahn stattgefunden. Der Energieaufwand, um ein Fahrzeug aus dieser Umlaufbahn zu bringen, ist enorm und die Rückkehr kann schwierig sein, was bemannte Flüge besonders waghalsig macht. Das Apollo-Programm, das schließlich Menschen auf die Mondoberfläche schickte, ist wahrscheinlich das bekannteste Programm, um Menschen außerhalb von LEO zu schicken, und seit dieser Zeit haben nur eine Handvoll anderer bemannter Fahrzeuge die Barriere passiert.