La politique spatiale européenne a toujours attribué une part importante de son budget aux programmes d'observation de la Terre. En effet, selon elle, l'Espace doit être mis au service de ses citoyens et permettre de mieux comprendre l'environnement planétaire. Une meilleure compréhension de celui-ci est en effet indispensable, que ce soit pour évaluer l'impact des activités humaines sur l'environnement, pour améliorer les prévisions météorologiques ou encore pour aider les populations victimes de catastrophes naturelles (inondations, feux de forêts de grande ampleur,...). A l'heure du réchauffement climatique, ces programmes permettront aussi de mieux appréhender les changements occasionnés par celui-ci et ainsi d'agir en conséquence pour réduire si possible les dégâts occasionnés à l'environnement et aux populations.
Pour satisfaire ces besoins l'ESA dispose de programmes composés aussi bien de satellites que de moyens plus classiques basés à Terre ou en mer comme des bouées, des stations météo locales, etc. La composante spatiale est elle même très hétérogène et évolue constamment. Elle est composée de satellites d'observation de la Terre en orbite basse, tels que les satellites Jason 1 et 2 (analyses océanographiques) ou ENVISAT. Ce dernier est le plus gros satellite d'observation de la Terre jamais construit dans le monde. Il dispose d'une noria d'instruments, notamment le radar ASAR (Advanced Synthetic Aperture Radar) pour une observation de jour comme de nuit quelques soient les conditions météorologiques. L'ESA dispose également des satellites géostationnaires dédiés principalement à la météorologie comme les deux satellites MSG-1 et 2 (Météosat Seconde Génération) lancés en 2002 et 2005.
Cependant ces moyens sont jugés insuffisants de nos jours, notamment pour les satellites en orbites basses. En effet ils ne peuvent assurer une permanence sur zone du fait de leur rotation autour de la Terre contrairement aux satellites géostationnaires qui, tournant à la même vitesse angulaire que notre planète, restent constamment au dessus du même point terrestre mais, en contre partie, leur grande altitude (36 000 km) ne permet pas d'obtenir des images hautes résolutions, contrairement aux satellites en orbite basse (entre 400 et 1 000 km environ). Une des solutions pour résoudre ce problème de permanence sur zone est d'augmenter le nombre de satellites. C'est pourquoi l'ESA a lancé le programme GMES (Global Monitoring for Environment and Security). Celui-ci permettra à l'Europe (et au reste de la planète au travers du programme GEOSS d'observation de la Terre au niveau mondial en partenariat avec les Etats-Unis) d'avoir un meilleur accès aux informations relatives à l'environnement et au changement climatique actuel. La composante spatiale de ce programme sera composée, en plus des satellites existants, de cinq nouveaux types de satellites appelés Sentinel, chacun d'entre eux ayant une mission spécifique et une charge utile adaptée en conséquence. Ainsi Sentinel-1 sera doté d'un radar tout temps pour l'observation haute résolution jour et nuit des terres et des océans, Sentinel-2 sera lui un satellite optique haute résolution, Sentinel-3 fournira des données pour la surveillance des océans et des terres tandis que Sentinel-4 et 5, respectivement en orbite géostationnaire et polaire, seront chargés de l'observation et de la collecte de données sur la composition atmosphérique. A ces cinq classes de satellites s'ajoutera une nouvelle composante terrestre composée de stations permettant d'exploiter des données envoyées par les Sentinel ainsi que celles acquises in situ par des avions ou des stations fixes.
Le programme GMES fournira des services aux états mais aussi au secteur privé dans cinq catégories principales : services pour la gestion des terres, services pour l'environnement marin, services relatifs à l'atmosphère, services pour l'aide d'urgence en cas de catastrophe naturelle et enfin des services en liens avec la sécurité.
De plus il est prévu de lancer deux nouveaux types de satellites météorologiques géostationnaires MTG (Météosat Troisième Génération): le MTG-I doté d'imageurs multispectraux ainsi que le MTG-S dont la charge utile sera composée de sondeurs verticaux atmosphériques. Ce sont ces satellites qui embarqueront les instruments de Sentinel-4. Leur lancement est prévu respectivement en 2015 et 2017.
Ainsi, l'Europe, au travers de ses programmes successifs, garde une expertise unique au monde dans le domaine de l'observation de la Terre et de son environnement au service de ses citoyens mais aussi de toute l'humanité puisque les données collectées seront partagées avec les scientifiques du monde entier.