ดาวเทียมพ้องคาบโลก (อังกฤษ: geosynchronous satellite) หมายถึงดาวเทียมที่โคจรอยู่ในวงโคจรพ้องคาบโลก ซึ่งมีคาบการโคจรเท่ากับคาบการหมุนรอบตัวเองของโลก หรืออีกนัยคือ เมื่อเวลาผ่านไปหนึ่งวันดาราคติ (23 ชั่วโมง 56 นาที 4 วินาที) ดาวเทียมดวงนั้น จะกลับมาอยู่ที่ตำแหน่งเดิมเมื่อมองจากพื้นโลกจุดเดิม ทั้งนี้ในกรณีที่เป็นดาวเทียมที่โคจรอยู่ในวงโคจรค้างฟ้า เราจะเรียกดาวเทียมประเภทนี้ว่า ดาวเทียมค้างฟ้า หรือ ดาวเทียมประจำที่ (อังกฤษ: geostationary satellite) แทน
ตาม "กฎของเคปเลอร์" ข้อที่สาม คาบการโคจรของดาวเทียมที่เป็นวงกลมจะเพิ่มตามระยะความสูงที่เพิ่ม
สถานีอวกาศและกระสวยอวกาศ ชนิดวงโคจรต่ำระหว่าง 320 - 640 กิโลเมตรเหนือผิวโลกจะโคจรรอบโลกวันละ 15 - 16 รอบต่อวัน ดวงจันทร์ที่อยู่ห่างจากผิวโลก 385,000 กิโลเมตรจะใช้เวลาโคจรรอบโลก 30 วันต่อรอบ และในระหว่างความสูงของวงโคจรดังกล่าวนี้เอง จะมีความสูง "พิศวง" ณ ระดับ 35,786 กิโลเมตร ที่วงโคจรรอบโลกของดาวเทียมจะเท่าการหมุนของโลกพอดี เท่ากับวันดาราคติ (sidereal day) คือ 23 ชั่วโมง 56 นาที เรียกว่า วงโคจรพ้องคาบโลก
แต่ถ้า วงโคจรของดาวเทียมพ้องคาบโลก ไม่เข้าแนบเส้นศูนย์สูตรพอดี เรียกว่า วงโคจรเอียง และถ้ามองจากพื้นดิน จะเห็นเหมือนว่า ดาวเทียมแกว่งกวัดที่จุดตายตัวจุดหนึ่งบนท้องฟ้าและถ้ามุมระหว่างวงจรและเส้นศูนย์สูตรแคบลง การแกว่งกวัดจะลดลงจนถ้าทับแนวเส้นศูนย์สูตรพอดี ดาวเทียมจะเข้าตำแหน่งสัมพันธ์ประจำที่กับจุดหนึ่งบนพื้นผิวโลก เรียกว่า ดาวเทียมประจำที่
ปัจจุบันมีดาวเทียมพ้องคาบโลกโคจรและใช้งานอยู่ประมาณ 300 ดวง ดาวเทียมประจำที่จะดูเหมือนอยู่นิ่งตายตัว ที่ตำแหน่งหนึ่งเหนือผิวโลก การรับและส่งสัญญาณวิทยุโทรทัศน์ จึงไม่ต้องใช้จานรับสัญญาณ ที่ต้องคอยหันเหติดตามดาวเทียม การก่อสร้างจึงสามารถประจำตำแหน่งโดยตายตัวได้ ทำให้ค่าก่อสร้างและค่าใช้จ่ายปฏิบัติการต่ำกว่าดาวเทียมรูปแบบหันเหติดตามมาก ดาวเทียมประเภทนี้ปฏิวัติระบบการสื่อสาร ทั้งการส่งสัญญาณวิทยุโทรทัศน์ การพยากรณ์อากาศ และการสอดแนมป้องกันประเทศ
ข้อเสียของการใช้ดาวเทียมรูปแบบนี้คือ ระดับความสูงที่มาก สัญญาณจึงต้องใช้เวลาเดินทางไปและกลับประมาณ 0.25 วินาที่ ทำให้เกิดการเหลื่อมเวลาที่สร้างปัญหาแก่สัญญาณวิทยุสื่อสารและสัญญาณโทรศัพท์ที่ต้องโต้ตอบกันไปมา แต่ก็ไม่มีปัญหาใดๆ สำหรับสัญญาณโทรทัศน์เพราะเป็นสัญญาณทางเดียว
แนวคิดนี้เกิดจากข้อเสนอของนักเขียนนิยายวิทยาศาสตร์ชื่อ อาเทอร์ ซี. คลาร์ก ที่เคยเสนอบทความเรื่อง "โลกไร้สาย" เมื่อ พ.ศ. 2488
