Palydovas seka poliarinę orbita, kai keliauja aplink struktūrą, pvz., planetą ar žvaigždę, keliu, kuris kerta virš abiejų konstrukcijos polių. Palydovas – tai žmogaus sukurtas arba natūralus kūnas, skriejantis aplink kitą kūną. Pavyzdžiui, mėnulis yra natūralus palydovas, skriejantis aplink Žemę. Tačiau Mėnulis nėra poliarinės orbitos pavyzdys, nes jis neperžengia nei šiaurinio, nei pietų Žemės ašigalių. Keletas dirbtinių palydovų, pavyzdžiui, kartografavimo palydovai ir žvalgybos palydovai, eina tokiu keliu.
Poliarinėje orbitoje aplink Žemę esantys kūnai yra maždaug devyniasdešimties laipsnių kampu nuo pusiaujo. Platuma yra vietos taškas, atsižvelgiant į atstumą į šiaurę arba pietus nuo pusiaujo, o ilguma yra vietos taškas, atsižvelgiant į atstumą nuo pagrindinio dienovidinio arba vidurio linijos, dalijančios Žemę į rytų ir vakarų pusrutulius. Įsivaizduokite, kad Žemės rutulys buvo puikiai sucentruotas tinklelyje, todėl vertikali Y ašis eina nuo Šiaurės ašigalio iki Pietų ašigalio pagrindiniame dienovidiniame, o horizontali X ašis eina išilgai pusiaujo. Išilginė linija, linija, lygiagreti Y ašiai arba pirminiam dienovidiniam, gali kirsti kiekvieną Y koordinatę, bet lieka fiksuota vienoje X koordinatėje.
Galima įsivaizduoti, kad palydovinė poliarinė orbita eis tiksliai išilgine linija nuo ašigalio iki ašigalio, kirsdama kiekvieną išilginį tašką Y ašyje ir išlikdama vienoje X koordinatėje arba fiksuotu atstumu nuo pagrindinio dienovidinio. Kadangi Žemė nuolat sukasi, linija, kurią nusekė palydovas poliarinėje orbitoje, erdvėje gali judėti tiesiai nuo ašigalio iki ašigalio, tačiau Žemėje neseka tiesia išilgine linija. Įsivaizduokite, kad ant nejudančio žaislinio gaublio brėžiate liniją nuo stulpo iki stulpo. Dabar įsivaizduokite, kaip sukate Žemės rutulį ir bandote nubrėžti tiesią liniją nuo ašigalio iki ašigalio. Linija išeitų įstrižai, kirsdama daugybę ilgumų.
Per dieną poliarinė orbita aplink Žemę kirs visas ilgumas, keliaudama nuo ašigalio iki ašigalio. Dėl to poliarinė orbita yra patrauklus pasirinkimas žmogaus sukurtiems palydovams, kuriems reikia stebėti kiekvieną Žemės tašką. Žemėlapio palydovai, naudojami viso Žemės rutulio vaizdams kurti, paprastai paleidžiami į poliarinę orbitą, kaip ir šnipinėjimo palydovai, dar vadinami žvalgybos palydovais. Kai kurie orų palydovai taip pat paleidžiami šiuo keliu, tačiau poliarinės orbitos nėra idealios orų palydovams, kurie siekia nuolat stebėti tam tikrą regioną.
Kartais palydovo orbita yra sukonstruota taip, kad palydovas per Žemę juda tokiu pat greičiu kaip ir saulė. Tai vadinama sinchronine saulės orbita. Kai palydovas, skriejantis saulės sinchronine orbitoje, praskris virš bet kurio Žemės taško, bus tas pats vietos laikas, todėl bus galima stebėti visą Žemės rutulį pastoviu saulės paros metu. Tai dažnai derinama su poliarine orbita, ypač palydovuose, skirtuose atmosferos temperatūrai matuoti.