[[File:Map of TDRS.png|thumb|Posizione dei satelliti TDRS a marzo 2019]]
Il segmento spaziale della costellazione TDRSS è la parte più dinamica del sistema. I satelliti in orbita sono in tuttetutto nove, di cui solo tre (i satelliti primari) vengono utilizzati per il funzionamento del sistema; i rimanenti sei sono di riserva e possono assumere immediatamente il ruolo di satellite primario in caso di problemi. Il progetto originale del TDRSS prevedeva solo due satelliti primari, denominati TDE (est) e TDW (ovest) più un terzo satellite di riserva. La crescita dei requisiti e delle esigenze degli utenti nel corso gli anni ottanta consentì alla NASA di espandere la rete aggiungendo altri satelliti, di cui alcuni co-locati su una posizione orbitale particolarmente affollata.
