航天测控船的主要任务是：在海上测量人造地球卫星、空间站、航天飞机或宇宙飞船等在空间的飞行数据，进行遥控和传输指令，营救返回降落在海上的航天员，跟踪、遥测
战略导弹的飞行轨迹和弹着点，打捞数据舱。具有良好的操纵性、适航性、耐波性和稳定性，有较大的自持力。
航天测控船排水量1万～5万余吨，航速约20节。一般分为能完成测轨、遥测、遥控和天地通信功能的综合测控船和性能较单一的遥测船及遥测通信船。综合测控船作为
航天测控网的海上机动测控站，通常装备有完善的测控系统。主要由
无线电跟踪测量系统、
光学跟踪测量系统、遥测系统、遥控系统、再入物理现象观测系统、声呐系统、
数据处理系统、指挥控制中心、船位船姿测量系统、通信系统、时间统一系统、电磁辐射报警系统和辅助设备等组成。为了保证船上测控设备正常工作，通常要做到精确测控船本身的定位，建立精密的测量坐标系，并对惯导所测的船位和航向进行校准；采用防摇鳍以减小船体的摇摆幅度；采用天线速率陀螺或稳定平台，以补偿船摇对天线跟踪目标的影响；采用船体变形测量设备，以修正船体变形对测量精度的影响；采用合理的
电磁兼容设计，以减小船上多种电子设备之间的电磁干扰，以及对全船电子设备做好防潮、防盐雾、防霉变等。典型的测控船有俄罗斯的“加加林”号、美国的“红宝石”级和中国的“远望”号系列。“加加林”号航天测控船排水量53 000吨，船上设有8个分系统、100多个实验室，是世界上最大的航天测控船。“红宝石”级航天测控船排水量24 170吨，采用蒸汽轮机，航速16节，测量设备最为齐全，由13个分系统构成，在“
阿波罗”登月中曾担负主要测控任务。“远望”1号航天测控船排水量20 733吨，装1台蒸汽轮机，最大航速20节，续航力20 000海里。“远望”3号、4号航天测控船，总体性能进一步提高，并装备新的测控设备和数据处理系统等，提高了测量精度。“远望”系列测控船曾多次驶往太平洋、印度洋、大西洋，圆满完成运载火箭、试验卫星、“神舟”系列飞船发射和入轨的测量任务。