高分二号卫星使用CS-L3000A卫星平台,发射后位于轨道高度600千米X630千米,轨道倾角98度的太阳同步轨道上,推断高分二号卫星的整星质量在2吨以上。任务设计师马世俊表示,卫星设计寿命不少于5年,使用寿命可能达到8年。高分二号卫星还是中国首颗使用控制力矩陀螺的民用卫星,配合采用了高效的控制定姿方案,具备更强的姿态控制能力,可使卫星整体围绕转动轴或是俯仰轴大角度侧摆,灵活实现对不同地面目标的观测。高分二号卫星可在180秒内侧摆35度,比高分一号卫星同样时间内侧摆25度有了很大提高,可以更有效的对点状目标进行成像,或是对飞行轨迹前后成像,也可用于生成近似同时的立体像对。高分二号卫星分辨率比高分一号卫星提高一倍以上,而轨道回归周期相差不多的情况下,重访周期只有5天, 强大的侧摆能力是决定性的因素。
高分二号更高的分辨率还对卫星的定位精度和姿态稳定度提出了更高的要求。卫星姿态定位精度取决于星敏感器的性能,中国在实践九号卫星上试验了国产的高性能星敏感器,其精度达到了7角秒(3σ),高分二号据称使用了国产的星敏感器,很可能就是实践九号卫星上得到在轨验证的型号。高分二号卫星通过使用高灵敏度的星敏感器提高了姿态控制精度,为拍摄高分辨率的遥感卫星奠定了基础。除了姿态稳定度,卫星本身的抖动也会造成图像失真,高分二号卫星通过相机支架上安装阻尼减隔振装置等一系列措施,降低了卫星振动对相机图像质量的影响。