航天器机动飞行是指
航天器从一条轨道转移到另一条轨道的飞行。在轨道控制上称为
轨道机动。它是现代航天器必备的重要功能，具有广泛的用途，尤其在军用卫星上受到重视。航天器有目的地改变原有轨道的过程。机动飞行中的力学问题丰富了
航天动力学的研究内容，为轨道选择提供更多的灵活性。
①改变运行轨道的高度。为了减少大气阻力对轨道高度衰减的影响，航天器的轨道不能太低，例如，照相侦察卫星一般运行在300千米左右的高度上，其他对地观测卫星常运行在高度为700～900千米的太阳同步轨道上。侦察卫星照相时希望降低轨道高度，以提高照片的分辨率。先进的照相侦察卫星，例如美国的“大鸟”号卫星就具有这种能力。拍照时，轨道高度降低到 150千米左右，拍摄完毕，再作机动飞行，恢复到原来的轨道高度。
苏联带有核电源的
海洋监视卫星也具有机动飞行能力。它在工作寿命行将结束之前，必须把轨道高度从原来的200千米左右提高到大约1000千米，这样卫星可在轨道上再运行大约600年，届时卫星核电源中的放射性物质已衰变成无放射性的物质，即使陨落也不会造成核污染。
②保持原有轨道。近地轨道航天器受大气阻力影响较大，轨道高度容易衰减。例如，空间站因有大面积的太阳能电池翼，轨道高度衰减很快，每隔一定的时间要作一次机动飞行，使其回到原来轨道的高度。美国的第一个空间站“天空实验室”因为没有机动飞行能力，只能任其过早陨落。苏联的空间站，自“礼炮”6号起都有机动飞行能力，可长期保持原来的轨道高度。
③与另一个航天器接近、交会。航天器在轨道上与另一个航天器接近、交会的机动飞行，是发展载人航天、建立空间站必须解决的基本技术。载人飞船、航天飞机等载人航天器以及无人运货飞船，都需要具备与空间站实行接近、交会的能力。轨道接近与交会是截击卫星、航天飞机等对敌方航天器实行拦截、攻击、破坏或俘获必不可少的手段。
④离开原来运行轨道。
地球静止轨道上的卫星已经十分拥挤。工作寿命终止的卫星将沦为空间碎片，不仅白白占据有利的轨道位置，而且因失去控制而不再保持定点。为防止其干扰正常工作的卫星，并让出有利的轨道位置，静止轨道的卫星在即将失效之前作机动飞行，离开静止轨道。例如，1980年美国舰队通信卫星(编号为1978-16A)为了避免可能发生的碰撞，拉开与
导弹预警卫星(编号为1973-40A)的距离，作了机动飞行。在空间军事化日益加剧的情况下，机动飞行已成为
军用航天器提高自卫生存能力的基本手段之一，航天器一旦发现可能受到敌方的攻击时，就作机动飞行，离开原来运行
轨道，避开敌方反卫星武器的接近与攻击。