卫星测高技术是20世纪70年代发展起来的。它利用人造卫星上装载的微波雷达测高仪、辐射计和合成孔径雷达等仪器，借助空间信息技术、光电技术和微波技术、卫星遥感遥测技术等高新技术的发展，通过实时测量卫星到海面的距离等参数，研究大地测量学、地球物理学和海洋学方面的问题。其工作原理是：由星载微波雷达测高仪向海面发射雷达微波脉冲信号，这种脉冲信号经海面反射后，再被雷达测高仪接收。根据雷达脉冲的返程时间、回波信号的波形、幅值来确定海平面的高度、海流速度、有效波高、海面向后扩散系数、风场等，进而确定海洋大地水准面，推算海域重力场模型、推算海底地形及构造，确定洋流，估算大洋潮汐等。
美国海军于1985年3月12日发射了GEOS-3和SEASAT卫星。其第一期即大地测量任务（GM），让卫星在轨道上漂移，使其在洋面上的轨迹不是有规律地重复，其地面轨迹格网的平均间隔为4 km。经过18个月的运行，卫星在72°S到72°N间的全部洋域内，得到了2亿公里的洋面地形剖面，积累数据达2.7亿个，交叠点数据达0.35亿个。1986年10月1日，GEOSAT卫星轨道被调整，并于11月8日开始第二期即精密重复任务（ERM）。轨道每17天重复一次，重复精度在1km以内，直到1989年10月卫星上的磁带记录仪完全失效为止；共收集了62个完整的17天重复周期的数据，卫星地面轨迹在赤道上的间隔为150km。
1986年在处理SEASAT卫星数据时发现了太平洋和印度洋存在着所谓的线条式重力异常。在肯定原始观测数据正确的前提下，对印度洋的重力线条进行谱分析，推断这种线条是由小规模地幔对流引起的。由于印澳板块绝对运动速度较快，使对流形成纵向环。在对太平洋7个区域的短波重力线条做频谱分析后，把这些线条的方向与过去和现在的板块绝对运动方向比较，发现其中有6个区域的重力线与过去和现在的板块绝对运动方向非常一致。这意味着重力线条与地幔内成柱状或环状的对流运动有关，它是小规模地幔对流的证据。而较老的线条可能是位于许多地幔柱上方的早期火山活动在地壳上的表征。
据卫星测高剖面所获得的呈显著线性的大地水准面异常，可认为它是由海洋断裂带和转换断层产生的。将这些数据与磁异常剖面和海洋测深剖面相结合，就可改善海洋板块的重建。利用南大西洋15个小断裂带的SEASAT剖面进行的断裂带大地水准面标识与古板块边界之间关系的研究发现，每一卫星剖面的谷方向与断裂带轴大致一致，且大地水准面谷的深度与形成时的扩张速度成正比。同时，可以清楚地看出沿着活动转换断层的大地水准面谷和重力谷。它们连同测深剖面和地震滑动向量即可确定出121个转换断层方位角，从而建立起现代板块运动模型NUVEL-1。在详细地重建海洋板块过程中，由卫星测高剖面推导的断裂带标识线可为古板块扩张方向提供严格制约。此外，磁异常判识也可为海底年龄和扩张速度提供重要信息，但其密度不足以确定扩张方向。SEASAT和GEOSAT卫星数据以及海洋测深数据的稀疏覆盖，极大地改进了南太平洋白垩纪-新生代的板块重建。同时，卫星测高剖面所得的新断裂带约束已用于西南和东南印度洋海岭从白垩纪到现在的板块重建。
比较全球或区域的大地水准面高与地形，会发现两者间有很强的相关关系。若采用Airy模型，即可确定这两者谱之间的相关系数以及平均补偿深度（约为30km）。此外，对北太平洋中10个海底隆起和海底高原的大地水准面与地形比的研究，发现最大值为5.5m/km，较小值范围为1m/km～2m/km，其中最大值在夏威夷隆起的东南端。从夏威夷热点顺流而下，比值变小，直至完成Airy补偿的海底高原处得到最小值。1988年，对全球20处海底隆起和海槽的研究发现大地水准面高与地形的比值随着板块年龄的平方根增大而增加。1990年，又研究了23个海底隆起，证实了这一结果。这一比例关系被解释成：由于软流圈黏度随着岩石圈年龄增大而不断增加；或者是软流圈黏度恒定而岩石圈厚度增加。
为了试图更多地了解在海底特征形成时板块的结构和强度，对个别地区作了较深入的研究。在研究海岭和海丘下的补偿机制和挠曲刚度时，采用了容纳法，但仍难以区分各种补偿机制。因此，有人利用线性滤波法研究大西洋加那利群岛和百慕大海丘的补偿情况，结合热流观测，证实了塞内加尔的佛得角海丘必然或至少得到了地幔对流柱的动力支持。利用大地水准面高和地形数据以及海面波观测结果，提出了南太平洋的超隆起地区得到了广阔地幔上升流的动力支持。在这里，大地水准面高与地形比为负值，这与岩石圈下存在着低黏滞层的想法一致。
1991年7月欧空局发射了ERS-1卫星，1992年夏美国和法国联合发射了TOPEX/POSEIDON卫星，其目的在于以更高的精度和分辨率来观测海面地形，从而研究大洋流和大洋潮，以支持全球海洋学的研究以及全球气候研究计划等大规模实验。
近年来由卫星测高剖面推算出全球大地水准面模型和重力异常模型进展很大。这些模型在1000km的区域尺度内是相当精确的，并已用于岩石圈随年龄的冷却以及海底隆起和海底高原的补偿深度等研究中。
在石油勘探中应用方面，由GEOSAT/ERM任务所得的测高剖面在赤道上间距为160km，覆盖过于稀疏。GEOSET/GM任务虽使间距缩短为4km，但数据绝大部分是保密的。因此，当稀疏的大地水准面剖面内插得到均匀格网时，分辨力要受到损失。为解决这一问题，有人对SEASAT卫星测高剖面的标识线条进行了判识，当某一线条通过没有卫星观测数据的区域时，就根据它来增加数据点数，并指导内插计算，可以极大地改进所得的大地水准面和重力异常，但也可能导致错误的倾向。此外，还有人将GEOS-3、SEASAT和GEOSAT的卫星测高剖面联合起来制作格网重力异常图，也获得了成功。这种格网重力异常图对于发现海洋厚的沉积积累很有价值。为了得到更好的海洋大地水准面和重力场资料，欧空局发射了ERS-1 卫星和美国/法国联合发射了TOPEX/POSEIDON卫星。GEOSAT/GM任务的结果证实它能提供尺度大于10km的所有海底地壳特征。
目前由卫星测高数据反演海洋重力异常（或扰动）方法主要有5种：①最小二乘配置法；②Stokes公式逆运算法；③垂线偏差法；④Hotine公式逆运算法；⑤直接求解法等。其中，最小二乘配置法属典型的传统方法，可结合多类数据求解出离散型或网格型的重力异常，但它需要预先确定各参量之间的协方差并解算大型矩阵。Stokes公式逆运算法是根据Stokes公式原理进行逆运算，将大地水准面起伏恢复成重力异常。垂线偏差求解法最早由Haxby提出，并经Sandwell等人的改进，逐渐成为目前国际较为流行的思想。Hotine公式逆运算法与②类似，但其求解的是扰动重力而非重力异常。直接求解法是基于物理大地测量的基本公式与Bruns公式，在波数域内利用FFT技术直接求取重力扰动。
卫星测高数据覆盖范围广、分辨率高、测量速度快，可以从更高更广的角度上真正将地球作为一颗星球来研究。利用卫星重力资料将使确定地球重力场和大地水准面的精度提高一个数量级以上，还可测定高精度的时变重力场。因此，卫星测高技术对研究地球的形状及演化及其动力学机制、地球参考系及全球高程系统、地球的密度及地幔物性参数、洋流和海平面变化、冰融和陆地水变化、地球各圈层的变化及相互作用等，有其他地球物理方法不可替代的作用，由其引出的卫星重力学是继全球定位系统（GPS）之后大地测量学的又一重大进展，也是大地测量和地球物理的热点和前沿，具有广泛的应用前景。