Niska Zemljina orbita (LEO) je orbita od otprilike 100 do 1240 milja (160-2000 km) iznad Zemljine površine. Gotovo svi ljudski letovi u svemir odvijali su se u niskoj Zemljinoj orbiti, uz nekoliko značajnih izuzetaka. Velik broj satelita također je u niskoj Zemljinoj orbiti, kao i Međunarodna svemirska postaja.
Zapravo, ono što mnogi ljudi smatraju svemirom s fotografija još uvijek je unutar niske Zemljine orbite. Sam LEO je otprilike sadržan u najnutarnjem Van Allenovom radijacijskom pojasu, koji na mjestu drži Zemljino geomagnetsko polje. Postoji određeno preklapanje između LEO-a i Van Allenova pojasa, s nekim satelitima koji se nalaze u pojasu. Sam unutarnji Van Allenov pojas zračenja zapravo predstavlja poteškoće u radu satelita, jer sateliti moraju biti zaštićeni od prisutnih visokih razina energije. Postoji prijedlog da se energija iz ovog pojasa znatno odvodi, smanjujući količinu zaštite koja bi bila potrebna, kao i opasnost koju za čovjeka predstavljaju razine energije.
Postoji značajna količina otpora koja se vrši na objekte unutar niske Zemljine orbite, ovisno o njihovoj visini. Ispod oko 310 milja (500 km) objekti se nalaze unutar termosfere, dok su iznad ove visine unutar egzosfere. U oba su prisutni različiti plinovi, koji vrše otpornost na satelite, zahtijevajući od njih da potroše nešto energije kako bi ostali u orbiti. Budući da se ovaj otpor povećava kako se visina smanjuje, nije uobičajeno da se objekti postavljaju na manje od oko 185 km visine.
U LEO-u se nalazi niz različitih ljudskih objekata iz različitih vremenskih razdoblja. Najznačajnija od njih je vjerojatno Međunarodna svemirska postaja, koja se nalazi oko 200 milja (320 km) iznad površine Zemlje, dobro unutar termosfere. Međunarodnu svemirsku stanicu redovito posjećuju Space Shuttle, svemirska letjelica Soyuz, Automated Transfer Vehicle i svemirska letjelica Progress, a svi oni sudjeluju samo u LEO misijama.
Veliki broj satelita također se nalazi u LEO-u, putujući oko svijeta za otprilike 90 minuta, brzinom od oko 5 milja u sekundi (8 km/s). Lansiranje satelita u nisku Zemljinu orbitu oduzima puno manje energije nego lansiranje u svemir, a oprema potrebna za slanje signala natrag na Zemlju može biti puno manje moćna. Iz tih razloga, LEO sateliti su još uvijek u širokoj upotrebi, iako ne mogu ostati smješteni iznad jednog dijela planeta na način na koji to mogu geostacionarni sateliti u svemiru. Krhotine također zakrče nisku Zemljinu orbitu, a trenutno se prati oko 8,500 objekata većih od 10 cm. Ova krhotina predstavlja prijetnju satelitima i misijama, jer čak i sićušni objekti koji putuju tom brzinom mogu uzrokovati ogromnu štetu.
Za sve ljudske aktivnosti u svemiru, iznenađujuće mali dio njih se zapravo dogodio izvan niske Zemljine orbite. Količina energije potrebna da se vozilo izvuče izvan ove orbite je ogromna, a povratak može biti težak, što letove s ljudskom posadom čini posebno odvažnim. Program Apollo, koji je naposljetku poslao ljude na Mjesečevu površinu, vjerojatno je najpoznatiji program za slanje ljudi izvan LEO-a, a od tada je samo nekoliko drugih vozila s ljudskom posadom prošla barijeru.