如果要把一颗卫星放到地球的24小时静止轨道（GEO）上，那么首先要将它送进一条大椭圆（大偏心率）的转移轨道——地球同步转移轨道（GTO），之后再在远地点做一次适当的变轨就可以使卫星运行在同步轨道上了。这里的大偏心率轨道还主要是用来作为中间的转移轨道，并不是实际的工作轨道。但是，在一些特殊的应用当中却需要故意为卫星设计一条大偏心率轨道，其中以苏联/俄罗斯的Molniya和Tundra卫星最为典型。

考虑到GEO上的通信卫星无法为地球两极附近的地区提供很好的覆盖，前苏联的的科学家们想出了一个替代性的方案。他们设想将一颗卫星送入一条倾角为63.4°，高度为1000千米×40000千米的12小时大偏心率同步轨道，该轨道的远地点位于北半球，从而卫星在一个轨道周期内的大部分时间里能在北半球上空。卫星通过近地点时之前和之后的几个小时的时间里会失去联系，但这样的“空白”期可以由类似轨道上的其他卫星填补。尽管这种方案的实现需要比较多颗的卫星，但它毕竟为极区附近国家的地面通信问题给出了一条合适且经济的途径。

大椭圆轨道卫星的第二种应用体现在科学上。为了探测地球磁球（Magnetosphere），研究日地关系，地心距达15到20个地球半径的轨道是我们所期望的。相关任务的例子是美/欧的ISEE-1卫星，其远心距达14万千米；以及欧空局由四颗相同卫星组成一个四面体构型的的Cluster任务（见图）。