Astrium est le maître d’œuvre chargé du développement et de la réalisation de la majeure partie des satellites d’observation de la Terre en Europe. C’est le cas notamment des satellites Pléiades, MetOp, Aeolus et TerraSAR-X. Les satellites de la première génération éprouvés et toujours en vie opérationnelle comme SPOT, ERS et Envisat (également développés sous la maîtrise d’œuvre d'Astrium) sont le point de départ à la réalisation des missions Sentinel, volet initial du système opérationnel GMES. Les contrats pour le compte de l'ESA ont été signés sous la houlette d'EADS et c'est Astrium qui prépare les contributions majeures au niveau système et équipements pour les trois premières missions Sentinel.
Astrium est le maître d’œuvre pour le satellite Sentinel-2, satellite optique conçu pour des observations en mode hyperspectral. Astrium est au même titre un partenaire industriel majeur de Sentinel-2 en charge de l’instrument SAR et de Sentinel 3, EADS CASA étant responsable du radiomètre micro-ondes. Astrium dirige aussi une des études parallèles de la phase zéro portant sur les satellites Sentinel 4 et 5. La mise à poste des Sentinelles est prévue à partir de 2011.
Astrium est également un acteur principal dans la distribution des services et applications d'imagerie et de données spatiales au travers d’Infoterra spécialisée dans la collecte, l’exploitation, la gestion et la distribution de données géospatiales. Infoterra pilote deux des trois services qui ont été récemment sélectionnés par la Commission pour une mise en œuvre rapide du GMES (« fast-track services »). Dans le domaine des réponses aux situations d’urgences, INSCRIT est un service d’information pour renforcer la capacité européenne de répondre aux crises et urgences dans le cas de catastrophes naturelles ou liées à l’activité humaine et améliorer les activités d’aide humanitaires. Dans le domaine de la gestion de l'usage et de l'occupation des terres, LMCS (Land Monitoring Core Service) est un service de cartographie à l’échelle européenne et mondiale. Infoterra conduit également le consortium BOSS4GMES (Building Operational and Sustainable Services for GMES) créé en décembre 2006 pour fournir les services opérationnels et contribuer à la mise en place effective et au succès à long terme de GMES.
En sa qualité d’acteur principal de l’initiative GMES, Astrium s’est engagé à fournir une capacité d’intelligence environnementale pour contribuer à améliorer la sécurité et le bien-être de l’Europe et de ses habitants.