Una órbita terrestre baja, OTB o LEO (acrónimo del inglés Low Earth Orbit), es una órbita alrededor de la Tierra entre la atmósfera y el cinturón de radiación de Van Allen, con un ángulo bajo de inclinación.

Posee un período inferior a 128 minutos (por lo que un cuerpo en dicha órbita por lo menos da unas 11.25 vueltas a la Tierra por día) y una excentricidad inferior a 0.25.^[1]​ La mayoría de los objetos en el espacio exterior se encuentran en OTB, a una altitud que nunca exceded aproximadamente un tercio del radio terrestre.^[2]​ Estos límites no están rígidamente definidos, pero están típicamente entre 150 - 2000 km sobre la superficie de la Tierra. Esto es generalmente menos que la órbita circular intermedia y lejos de la órbita geoestacionaria. Las órbitas más bajas que ésta no son estables y decaen rápidamente debido al rozamiento con la atmósfera. Las órbitas más altas están sujetas a averías electrónicas rápidamente debido a la radiación intensa y a la acumulación de carga eléctrica. Las órbitas de ángulo de inclinación más alto se llaman órbitas polares.

Los objetos en la órbita terrestre baja se encuentran con gases en la termosfera (aproximadamente 80-500 km hacia arriba) o exosfera (aproximadamente desde 500 km hacia arriba), dependiendo de la altura de la órbita.

La mayoría de los vuelos espaciales tripulados han sido en órbita terrestre baja, incluyendo todas las lanzaderas espaciales estadounidenses y las misiones a la estación espacial. En los inicios de la carrera espacial, ante la supremacía soviética, los estadounidenses realizaron vuelos suborbitales de prueba (proyecto Mercury) que presentaron al mundo como vuelos espaciales. Estos, junto con los vuelos del SpaceShipOne (que no pretendía alcanzar órbita terrestre baja), han sido hasta la fecha de 2005 las únicas excepciones de vuelos "espaciales" por debajo de esta órbita. En el otro extremo, los vuelos del Programa Apolo son los únicos vuelos tripulados que han ido más allá de órbita terrestre baja.

La mayoría de los satélites están puestos en órbita terrestre baja, donde viajan a alrededor de 27 400 km/h (8 km/s), dando una vuelta a la tierra cada 90 minutos. La principal excepción son los satélites de comunicación que requieren órbita geoestacionaria. Sin embargo, hace falta menos energía para situar un satélite en órbita terrestre baja y además el satélite necesita transmisores menos potentes para transferencia de datos, así que la órbita terrestre baja se usa para muchas aplicaciones de comunicación. Dado que estas órbitas no son geoestacionarias, se requiere una red de satélites para suministrar cobertura continua. Las órbitas bajas también ayudan a satélites de teledetección gracias al nivel de detalle añadido que puede ser obtenido. Los satélites de teledetección pueden tomar también ventaja de órbitas terrestres bajas síncronas solares a una altitud de alrededor de 800 km y cerca de la inclinación polar. El ENVISAT es un ejemplo de satélite de observación terrestre que hace uso de este tipo especial de órbita terrestre baja.

El ambiente de la órbita terrestre baja se está congestionando, no solo con basura espacial.

Aunque la gravedad en órbita terrestre baja no es mucho menos que en la superficie de la tierra (se reduce un 1 % cada 30 km), la gente y los objetos en órbita experimentan ingravidez. Esto es precisamente por estar en órbita, pues si un cuerpo estuviese estático a esa altura, rápidamente la gravedad lo haría caer).

La resistencia atmosférica y la gravedad asociadas al lanzamiento añaden típicamente de 1500 a 2000 m/s a la delta-v necesaria para alcanzar la velocidad de la órbita terrestre baja de 7800 m/s.

El 3 de noviembre de 1957, la perra Laika se convirtió en el primer ser vivo en fallecer en la órbita terrestre baja encontrándose a bordo del Sputnik 2 en el momento de su deceso.