Μια γεωσύγχρονη τροχιά είναι μια βαρυτική διαδρομή που καμπυλώνεται γύρω από έναν πλανήτη ή ένα φεγγάρι με χρονική περίοδο ταυτόσημη με την περιστροφή αυτού του πλανήτη ή σελήνης. Συγκεκριμένα, η τροχιακή περίοδος θεωρείται ότι ταιριάζει με την αστρική ημέρα, τον χρόνο που χρειάζεται ένας πλανήτης ή ένα φεγγάρι για να κάνει πλήρη περιστροφή. Στην περίπτωση της Γης, αυτό είναι περίπου 23 ώρες και 56 λεπτά. Συνήθως, η γεωσύγχρονη τροχιά αναφέρεται σε μια συγχρονισμένη περιστροφή ενός αντικειμένου γύρω από τη Γη, συνήθως ενός δορυφόρου ή ενός διαστημικού οχήματος.
Οποιοδήποτε αντικείμενο με γεωσύγχρονη τροχιά κρατά ένα ίχνος εδάφους ενός μόνο σημείου στην επιφάνεια της Γης. Ένα επίγειο κομμάτι είναι η θέση στην επιφάνεια της Γης κάτω από τον δορυφόρο. Αυτό το σημείο παρακολουθεί σε όλο τον κόσμο με τη μορφή οκτώ, επιστρέφοντας στο ίδιο ακριβώς μέρος κάθε μέρα.
Οι τηλεπικοινωνιακοί δορυφόροι, καθώς και άλλοι τύποι δορυφόρων, διατηρούν μια γεωσύγχρονη τροχιά γνωστή ως τροχιά Clarke. Πρόκειται ουσιαστικά για μια σταθερή τροχιά που βρίσκεται σε υψόμετρο 22,236 μιλίων (35,786 km) πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας. Ένα αντικείμενο στην τροχιά του Clarke φαίνεται να διατηρεί την ίδια θέση πάνω από τον πλανήτη ανά πάσα στιγμή. Αυτή η ιδέα προτάθηκε από τον συγγραφέα Arthur C. Clarke ειδικά για δορυφόρους επικοινωνιών, ως ένας τρόπος για να εξασφαλιστεί η σχετική σταθερότητα των επικοινωνιών από σημείο σε σημείο. Όλοι οι δορυφόροι σε τροχιά σε αυτό το υψόμετρο αποτελούν μέρος της ζώνης Clarke.
Μια πρόκληση με τη διατήρηση αντικειμένων σε γεωσύγχρονες τροχιές είναι το γεγονός ότι οι δορυφόροι παρασύρονται από αυτήν την τροχιά. Παράγοντες όπως οι ηλιακοί άνεμοι, η πίεση της ακτινοβολίας και οι επιπτώσεις από τα βαρυτικά πεδία της Σελήνης, του Ήλιου και της ίδιας της Γης μπορούν να προκαλέσουν παρασύρσεις. Για να αντισταθμιστεί αυτό το φαινόμενο, οι δορυφόροι είναι εξοπλισμένοι με προωθητές που κρατούν το αντικείμενο σε τροχιά. Αυτή η διαδικασία είναι γνωστή ως διατήρηση σταθμού.
Υπάρχουν ορισμένες πρόσθετες γεωσύγχρονες τροχιές εκτός της ζώνης Clarke για την αντιμετώπιση των αλλαγών θέσης και της απόρριψης των δορυφόρων. Η υπερσύγχρονη τροχιά, που βρίσκεται πάνω από την κανονική γεωσύγχρονη τροχιά, χρησιμοποιείται για την αποθήκευση ή την απόρριψη δορυφόρων ή διαστημικών σκαφών που φτάνουν στο επιχειρησιακό τους τέλος. Γνωστό και ως τροχιά νεκροταφείων, έχει σχεδιαστεί για να περιορίζει την πιθανότητα σύγκρουσης με χρησιμοποιήσιμο σκάφος και διατηρεί μια δυτική κατεύθυνση. Ομοίως, η υποσύγχρονη τροχιά βρίσκεται κάτω από τη γεωσύγχρονη τροχιά και γενικά χρησιμοποιείται για αντικείμενα που υφίστανται αλλαγές στη θέση τους. Αυτά τα αντικείμενα διατηρούν μια ανατολική κατεύθυνση.
Ο πρώτος δορυφόρος που τοποθετήθηκε σε γεωστατική τροχιά ήταν ο Syncom 3, ο οποίος εκτοξεύτηκε σε όχημα εκτόξευσης Delta D στις 19 Αυγούστου 1964 από το ακρωτήριο Κανάβεραλ. Χρησιμοποιήθηκε για τη μετάδοση των Θερινών Ολυμπιακών Αγώνων του 1964 από το Τόκιο στις Ηνωμένες Πολιτείες. Μέχρι τις αρχές του 21ου αιώνα, χιλιάδες δορυφόροι από 50 χώρες είχαν εκτοξευθεί σε τροχιά, αν και μόνο μερικές εκατοντάδες είναι σε λειτουργία ανά πάσα στιγμή.