Le programme comporte une composante spatiale composée de 6 familles de satellites (les Sentinels) destinées à fournir les observations nécessaires au déploiement des services pour la surveillance opérationnelle de la qualité de l'air, des océans, de l'occupation des sols et la gestion des territoires, ou encore le suivi des situations d'urgence ou du changement climatique. Ces observations sont complétées par des missions spatiales contributrices gérées par des entités tierces (Etats membres, missions commerciales).

Sentinel-1		Observation des océans et des continents Deux satellites à orbite polaire Charge utile : imageurs radar en bande C Lancement Sentinel-1A : 3 avril 2014 (Sentinel-1B : 25 avril 2016)
Sentinel-2		Observation des continents : végétation, sols, zones côtières Deux satellites à orbite polaire Charge utile : imageur optique haute résolution Lancement Sentinel-2A : 23 juin 2015 (Sentinel-2B : printemps 2017)
Sentinel-3		Observation des océans et des continents : topographie des océans, température de surface, couleur (réponse spectrale) Deux satellites à orbite polaire Charge utile : altimètre radar, imageurs optiques grand champ. Lancement Sentinel-3A : 16 février 2016 (Sentinel-3B : fin 2017)
Sentinel-4		Observation de la composition chimique de l'atmosphère à haute résolution temporelle et spatiale Charge utile : spectromètre UV-VIS-PIR et sondeur IR. Deux exemplaires embarqués à bord de MTG Livraison en 2018
Sentinel-5P		Mission gap filler avant l'arrivée de Sentinel-5 Observation de la composition chimique de l'atmosphère Charge utile : TROPOMI Lancement en 2017
Sentinel-5		Observation de la composition chimique de l'atmosphère Charge utile (embarquée à bord de EPS-NG) : spectromètre UV-VIS-PIR, sondeur IR, imageur visible, imageur multidirectionnel et multipolarisation (3MI) Livraison 1er exemplaire en 2019 (deuxième en 2027)
Jason-CS / Sentinel-6		Mission de référence pour la topographie des océans et des grands cours d'eau Deux satellites Charges utiles : altimètre , radiomètre, DORIS Lancement Jason CS-A en 2020 et Jason-CS B en 2026