Una órbita terrestre baja (LEO) es una órbita de aproximadamente 100 a 1240 millas (160-2000 km) sobre la superficie de la Tierra. Casi todos los vuelos espaciales tripulados se han realizado en la órbita terrestre baja, con algunas excepciones notables. Una gran cantidad de satélites también se encuentran en una órbita terrestre baja, al igual que la Estación Espacial Internacional.
De hecho, lo que mucha gente piensa que es el espacio a partir de fotografías todavía se encuentra dentro de una órbita terrestre baja. El LEO en sí está contenido aproximadamente por el cinturón de radiación de Van Allen más interno, que se mantiene en su lugar por el campo geomagnético de la Tierra. Existe cierta superposición entre LEO y el cinturón de Van Allen, con algunos satélites que residen en el cinturón. El cinturón de radiación interno de Van Allen en sí mismo plantea dificultades para el funcionamiento de los satélites, porque los satélites deben protegerse contra los altos niveles de energía presentes. Existe una propuesta para drenar sustancialmente la energía de este cinturón, reduciendo la cantidad de blindaje que sería necesario, así como el peligro que suponen para el ser humano los niveles de energía.
Se ejerce una cantidad significativa de arrastre sobre los objetos dentro de una órbita terrestre baja, dependiendo de su altitud. Por debajo de unas 310 millas (500 km), los objetos residen dentro de la termosfera, mientras que por encima de esta altitud se encuentran dentro de la exosfera. En ambos están presentes varios gases, que ejercen resistencia a los satélites, lo que les obliga a gastar algo de energía para permanecer en órbita. Debido a que esta resistencia aumenta a medida que disminuye la altitud, no es común que los objetos se coloquen a menos de aproximadamente 185 millas (300 km) de altura.
Varios objetos humanos diferentes residen en LEO, de diferentes períodos de tiempo. El más notable de ellos es probablemente la Estación Espacial Internacional, que se encuentra a unas 200 millas (320 km) sobre la superficie de la Tierra, dentro de la termosfera. La Estación Espacial Internacional es visitada regularmente por el Transbordador Espacial, la nave espacial Soyuz, el Vehículo de Transferencia Automatizado y la nave espacial Progress, todos los cuales participan solo en misiones LEO.
Una gran cantidad de satélites también residen en LEO, viajando alrededor del mundo en aproximadamente 90 minutos, a una velocidad de aproximadamente 5 millas por segundo (8 km / s). Lanzar un satélite a la órbita terrestre baja requiere mucha menos energía que lanzarlo al espacio, y el equipo necesario para enviar una señal de regreso a la Tierra puede ser mucho menos poderoso. Por estas razones, los satélites LEO todavía se utilizan ampliamente, aunque no pueden permanecer situados sobre una parte del planeta como pueden hacerlo los satélites geoestacionarios en el espacio. Los escombros también abarrotan la órbita terrestre baja, con unos 8,500 objetos de más de 10 cm actualmente rastreados. Estos escombros representan una amenaza para los satélites y las misiones, ya que incluso los objetos pequeños que viajan a esa velocidad pueden causar un daño enorme.
A pesar de toda la actividad humana en el espacio, una cantidad sorprendentemente pequeña ha tenido lugar fuera de la órbita terrestre baja. La cantidad de energía necesaria para sacar un vehículo de esta órbita es enorme, y regresar puede ser complicado, lo que hace que los vuelos tripulados sean particularmente atrevidos. El programa Apollo, que finalmente envió hombres a la superficie lunar, es probablemente el programa más conocido para enviar humanos fuera de LEO, y desde ese momento solo un puñado de otros vehículos tripulados han pasado la barrera.