Una òrbita terrestre baixa (OTB o LEO, de l'anglès Low Earth Orbit) és una òrbita per a satèl·lits artificials amb una altura sobre el nivell del mar a l'apogeu compresa entre 200 i 2.000 km. Els límits s'estableixen de forma arbitrària, però es basen en els següents aspectes físics:
Límit inferior (~ 200 km): Correspon a l'altitud en què la densitat atmosfèrica és prou feble com per poder posar un objecte en òrbita sense que aquest sigui frenat ràpidament pel fregament. També és l'altitud generalment admesa com el començament de l'espai exterior. La densitat atmosfèrica disminueix d'una forma gradual amb l'altitud des de la superfície fins al buit de l'espai, cosa que fa que la definició no sigui gens precisa. A més, la capacitat de posar un satèl·lit en òrbita a una altitud amb fort fregament atmosfèric depèn també de factors tecnològics (coet llançador, satèl·lit, etc.).
Límit superior (~ 2.000 km): Correspon al límit inferior del primer cinturó de Van Allen. Aquest cinturó de protons i electrons altament energètics dificulta el funcionament i redueix la vida útil dels components electrònics del satèl·lit. No és en absolut un límit infranquejable, però la majoria de satèl·lits eviten de passar per aquests cinturons a fi d'estalviar possibles avaries. La radiació també és perjudicial per als astronautes si aquests hi són exposats durant llargs períodes. Com en el cas del límit inferior, la definició no és precisa, ja que el canvi en el nivell de radiació és gradual.
La velocitat orbital de les òrbites baixes es troba al voltant de 7 km/s (uns 25.000 km/h, que correspon a una volta a la Terra en uns 90 minuts). Trobem satel·lits en òrbites baixes de tota classe d'inclinació, amb una excentricitat que en general acostuma a ser petita. Les més utilitzades, però, són les òrbites amb una inclinació propera a 90°. És el tipus d'òrbita baixa que hom anomena òrbita polar.
Diagrama mostrant la població d'objectes en òrbita baixa detectats per radar. Només un 5% són satèl·lits operatius, la resta és deixalla o brossa espacial.
Les òrbites baixes ofereixen força avantatges. Són les òrbites en les quals és més fàcil situar un satèl·lit (ja que es requereix menys energia) i la proximitat de la Terra les fa ideals per posar-hi satèl·lits d'observació. A més, estan ben protegides pel camp magnètic terrestre i el nivell de radiació és baix. És per això que són, de llarg, les òrbites més utilitzades. Només els satèl·lits de navegació i molts dels satèl·lits de comunicacions i satèl·lits meteorològics no les utilitzen perquè els requeriments de les seves missions respectives no ho permeten. El baix nivell de radiació i la facilitat d'accés fan que actualment (2005) totes les naus espacials tripulades (que són força grans i pesades i no ofereixen molta protecció als seus ocupants contra les radiacions) només s'utilitzin en òrbita baixa. L'Estació Espacial Internacional o el Transbordador Espacial operen sempre d'aquesta zona (a 360 km aproximadament).
Les òrbites baixes també presenten inconvenients. Aquests són en bona part deguts al fet que la proximitat de la Terra fa que encara quedin restes d'atmosfera a aquestes altures. Per bé que la densitat de l'aire és minúscula, és suficient per fer perdre altitud als satèl·lits a causa del fregament. Per exemple, a 650 km un satèl·lit perd 3 km d'altitud per any. A més, el que queda d'atmosfera no és aire ordinari, sinó àtoms excitats i força reactius que acaben corroent la superfície dels satèl·lits. Un altre inconvenient important és la proliferació de la deixalla espacial. Aquests objectes (satèl·lits i restes de coets fora d'ús i petites peces i eines perdudes pels astronautes) i les partícules que desprenen poden entrar en col·lisió amb els objectes que es troben en òrbita baixa. Com que la velocitat relativa pot ser molt elevada (fins a 15 km/s en un xoc frontal) fins i tot petites deixalles poden inutilitzar un satèl·lit o posar en perill la vida dels tripulants d'una nau espacial.
El 24 de juliol de 1996, el microsatèl·lit militar francès Cerise fou el primer satèl·lit conegut que va patir una col·lisió amb una deixalla espacial, concretament amb les restes de la tercera etapa d'un coet Ariane que havia explotat uns anys abans. El satèl·lit va patir greus danys però va poder continuar la seva missió.
