Variante de la órbita polar, en la cual los parámetros de movimiento del satélite están calculados de forma que la superficie terrestre barrida por el mismo se encuentre siempre bajo la misma iluminación solar. Dicho con otras palabras, las posiciones relativas del satélite y del Sol se mantienen constantes, con lo cual se consigue que las fotografías obtenidas lo sean siempre en las mismas condiciones.

Es necesario no confundirla con la órbita heliocéntrica ya que, a diferencia de ésta, la órbita heliosincrónica tiene por centro la Tierra, y no el Sol.

Este tipo de órbita es muy utilizada por los satélites meteorológicos.