Vệ tinh liên lạc hoạt động bằng cách gửi tín hiệu và truyền xuống Trái đất mạnh hơn tín hiệu mà vệ tinh nhận được. Các thiết bị quay quanh Trái đất này chuyển đổi các đường truyền từ tần số này sang tần số khác, do đó, các tín hiệu không bị nhầm lẫn giữa việc truyền và lễ tân. Vệ tinh liên lạc chứa ăng-ten, bộ phát đáp, nguồn điện và hệ thống đẩy.
Thông tin liên lạc giữa các trạm mặt đất và vệ tinh quỹ đạo hoạt động trong khoảng 1 gigahertz hoặc GHz, lên đến 50 GHz. Các dải tần số được xác định bằng các chữ cái khác nhau, bao gồm các dải tần L-, S-, C-, X-, Ku-, Ka- và V, theo thứ tự tần số tăng dần. Các vệ tinh tần số thấp hơn yêu cầu thiết bị lớn hơn để định vị các đường truyền trên quỹ đạo và các vệ tinh thông tin liên lạc có tần số cao hơn có ăng ten nhỏ hơn. Các vệ tinh băng tần Ku và Ka gửi tín hiệu tới Trái đất để liên lạc kỹ thuật số, ứng dụng băng thông rộng và truyền trực tiếp đến nhà.
Các vệ tinh liên lạc giảm kích thước khi công nghệ được cải thiện. Tính đến tháng 8 năm 2014, phiên bản nhỏ nhất của các thiết bị này chưa đến 2,2 pound, trong khi vệ tinh truyền thông lớn nhất là hơn 14.000 pound. Các dạng ban đầu chỉ truyền một tín hiệu tại một thời điểm bằng một bộ phát đáp. Các vệ tinh lớn nhất chứa hàng trăm bộ phát đáp với 16 kênh mỗi bộ, cho 1.600 kênh truyền hình được truyền qua một vệ tinh.
Quá trình truyền hoàn tất theo ba bước: trạm liên lạc trên Trái đất truyền hoặc liên kết lên, tín hiệu tới vệ tinh; sau đó vệ tinh tăng cường độ tín hiệu và gửi đường truyền, hoặc các đường dẫn xuống, tới Trái đất; cuối cùng, tín hiệu đến trạm nhận ở một vị trí rất xa trên bề mặt.
