Une station orbitale, dans le domaine de l'astronautique, est une installation spatiale en orbite autour de la Terre ou autour d'un astre, ne disposant pas de moyens de propulsion autonomes ou ne disposant que de moyens de propulsion réduits, et destinée à assurer une ou plusieurs missions déterminées avec une certaine permanence.
Le terme correspondant en anglais est orbital station.
En science-fiction les stations orbitales sont aussi un thème particulièrement prisé, elles sont souvent choisies comme lieux de l'action (citons par exemple 2001, l'odyssée de l'espace).