该计划由美国空军航天与导弹系统中心运作，卫星用来监视气象、海洋及日－地物理环境。DMSP卫星本为满足军方对全球太空、陆地气象信息的独特需求而设计，但其数据完全与民事机构分享。利用这些卫星及数据，军民气象预报员可以探测发展中的气象类型，追踪覆盖偏远地区的现有气象系统，向军民团体发出可能对人员和资源造成危害的警告。这些DMSP卫星向美国空军、陆军、海军及海军陆战队战术地面站与世界各地的海军舰船提供实时气象信息。

这些数据还存于卫星记录器上，随后传输给地面站。信息从这些地面站中继给奥福特（Offutt）空军基地的空军气象局（内布拉斯加州），以及蒙特雷的美国海军舰队数字气象及海洋中心（加利福尼亚州），在这里信息被汇编成数量巨大的关于全球气象及太空环境产品，再由两大机构将这些产品发送到国防部和政府各民事机构。DMSP传感能力核心是“实用线扫描系统”（OLS），该系统传感器使用移动望远镜技术，以交叉跟踪方向方式扫描地球，同时卫星沿着追踪方向向前运动，旨在绘制连续的覆盖全球的气象云图。“实用线扫描系统”图像用于强风暴预测，定位风暴，评估其强度。“专用传感器微波成像仪”（SSMIS）是另一种重要的任务传感器，使用微波数据。这些信息对于精确定位风暴中心、预测风暴发展及运动情况至关重要，因为SSMIS风速及降雨率数据不会因云层覆盖而模糊不清。使用国防气象卫星的微波图像，飓风与台风预报也有显著改善。

国防气象卫星星座由2颗主极轨卫星构成，下一颗卫星有望于2006年11月左右从范登堡空军基地发射。最后的3颗卫星预计在2008年4月－2012年4月间每隔两年发射一颗。国防气象卫星寿命为4年，因而可延续到2014年－2016年。国防气象卫星将由国家极轨运行环境卫星系统和欧洲MetOP卫星替代。