رحلة فضائية مدارية (أو رحلة مدارية) هي رحلة فضائية على متن مركبة فضائية في مسار تستطيع من خلاله البقاء في الفضاء لمدار واحد على الأقل. لإطلاق رحلة فضائية حول الأرض، يجب أن يكون مسارها حرًا بحيث يصل ارتفاعها في نقطة الحضيض (أقل ارتفاع) إلى أكثر من 100 كيلومتر (62 ميل). هذا الشرط على الأقل بالاستناد إلى اصطلاح واحد، وهو حدود الفضاء. نحتاج لإبقاء الرحلة في مدار بهذا الارتفاع إلى سرعة مدارية تبلغ 7.8 كيلومتر/ثانية. مع أن السرعة المدارية المطلوبة تنقص بالنسبة للمدارات الأكثر ارتفاعًا، لكن يتطلب الوصول إلى هذه السرعة «دلتا في» كبيرًا.
وبأخذ مقاومة الغلاف الجوي للموائع بعين الاعتبار، فإنّ أقل ارتفاع يمكن أن يكمل فيه جسم دورة مكتملة واحدة على الأقل في مدار دائري من دون أي قوة دافعة له هو 150 كيلومترًا (93 ميلًا).
غالبًا ما يُستخدم التعبير «رحلة فضائية مدارية» لتمييزه عن الرحلات الفضائية دون المدارية، وفيها تصل المركبة إلى الفضاء عند نقطة الأوج الخاصة بها (أعلى ارتفاع)، لكن نقطة حضيضها منخفضة جدًا.