2010年11月5日2时37分，风云三号B星（FY-3B）在
太原卫星发射中心用
长征四号丙运载火箭发射，与风云三号A星一起协同工作，观测全球气象。其位置、运行轨道等参数都与风云三号A星相同。这也是中国“长征”系列运载火箭第134次航天飞行。
2010年11月7日11时27分22秒，风云三号B星经过卫星姿态稳定度等调整，在绕行地球33圈后，打开了星上第一个遥感仪器——可见光红外扫描辐射计（VIRR）的可见光通道，成功进行了对地观测和数据传输。
2011年5月26日，
国家国防科技工业局在京组织举行风云三号B气象卫星在轨交付仪式，卫星由研制部门
中国航天科技集团公司正式交付给用户中国气象局，风云三号B星正式投入使用。
2020年5月26日，
国家卫星气象中心发布公告称，因风云三号B星在轨运行时间远超设计寿命，卫星仪器及能源均已无法支持正常业务运行，且相关资料可由风云三号在轨业务卫星替代，经研究并报请中国气象局批准，国家卫星气象中心定于2020年6月1日起停止风云三号B星观测资料和产品的对外服务。
风云三号B星发射成功后与2008年发射的
风云三号A星一起，首次实现了中国
极轨气象卫星上午星和下午星的双星组网观测，使全球观测频次由12小时提高到6小时，气象灾害监测时效提高了1倍。对于确保中国极轨气象卫星业务的稳定运行和进一步增强全球观测能力具有非常重要的意义，也标志着中国新一代极轨气象卫星技术趋于成熟。风云三号B星作为中国第一颗下午轨道气象卫星，填补了中国在下午时间窗口内极轨气象卫星观测的空白，这对于经常在下午发生的中国南方暴雨的监测和提高数值预报精度非常有效。
中国气象局副局长
宇如聪表示，风云三号B星的成功发射和稳定运行意义重大，对于防灾减灾和应对气候变化至关重要，在风云三号B星在轨测试和试运行期间，中国气象局积极利用风云三号B星观测资料，获取了大量有关天气、气候、环境、灾情等方面的信息，显示了巨大应用潜力。同时，风云三号B星提升了中国气象事业的国际地位，已被
世界气象组织纳入全球业务气象卫星观测网。