Cloudsat foi seleccionada como unha misión de observación terrestre pola NASA en 1999 para afondar no coñecemento da estrutura, abundancia, distribución e propiedades radiativas das nubes. A misión do satélite, baseado no bus BCP-2000, é medir a altura e propiedade das nubes, determinar a súa estrutura vertical e estudar a dinámica dos sistemas de nubes mediante o primeiro radar de nubes en lonxitudes de onda milimétricas en voar ao espazo.[2] Xunto cos satélites CALIPSO, Aqua, PARASOL e Aura, forma o chamado A-Train, un sistema de satélites que comparten órbita heliosincrónica e que estudan conxuntamente a Terra desde unha altura duns 705 km.[1][3]
O único instrumento de CloudSat é un radar denominado CPR (acrónimo de Cloud Profiling Radar) que funciona en lonxitudes de onda milimétricas, a unha frecuencia de 94 GHz, e que mide a enerxía retrodispersada polas nubes en función da súa distancia.[2][3]