Орбитальные тросовые системы в отличие от обычных космических аппаратов обладают следующими особенностями: очень большой протяженностью, гибко изменяемой конфигурацией, способностью активно взаимодействовать с окружающей средой. Эти особенности орбитальных тросовых систем позволяют в будущем эффективно использовать их для решения в космосе таких задач, которые невозможно, нецелесообразно или неэкономично решать с помощью существующих космических аппаратов.
В частности, орбитальные тросовые системы могут использоваться в качестве протяженных измерительных систем, например, космических интерферометров с очень большой базой. Орбитальные тросовые системы с размещенными вдоль троса датчиками могут использоваться, например, для исследования геофизических полей и околоземной космической среды с проведением синхронных измерений на нескольких различных высотах. Орбитальные тросовые системы с атмосферными зондами могут использоваться для длительных исследований земной атмосферы на высотах 90-120 км, для проведения экспериментов с аэродинамическими моделями, низковысотной фотосъемки поверхности Земли.
Под действием гравитационных и центробежных сил на борту космических объектов, входящих в состав орбитальной тросовой системы, может возникать малая искусственная тяжесть. Этот эффект может быть использован для проведения различных медицинских, биологических, технологических и других экспериментов в условиях малой тяжести, уровень которой можно регулировать. Искусственная тяжесть, возникающая в орбитальной тросовой системе, может использоваться при создании комфортных условий для жизни и работы космонавтов, для выращивания в космосе растений, для дозаправки космических аппаратов топливом и т. п.
Орбитальные тросовые системы могут также использоваться для выполнения различных орбитальных маневров космических объектов без затрат топлива или с уменьшенными затратами топлива. Путем простого отделения объекта от троса в статической, раскачивающейся или быстро вращающейся связке можно сообщить этому объекту достаточно большую дополнительную скорость. Таким образом можно осуществить перевод объекта на высшую или низшую орбиту, его спуск на Землю или даже перевод на траекторию межпланетного полета. Определенным образом изменяя длину троса в связке, можно осуществлять медленные эволюции параметров ее орбиты, а также взаимное маневрирование объектов, входящих в связку.
Орбитальная тросовая система с электропроводным тросом способна осуществлять активное электродинамическое взаимодействие с магнитным полем и ионосферой Земли. Используя эффекты такого взаимодействия, можно получать электроэнергию за счет снижения орбиты связки ("генераторный режим") или повышать орбиту связки за счет расхода электроэнергии ("двигательный режим"). Определенным образом регулируя электрический ток в тросе, можно изменять отдельные параметры орбиты связки. При пропускании в тросе переменного тока орбитальная тросовая система способна эффективно излучать радиоволны сверхнизкочастотного диапазона, что позволяет использовать такую систему в качестве передающей антенны в космической связи.
Развертывание орбитальной тросовой системы на орбите является самостоятельной задачей, техническое решение которой может быть достигнуто различными способами. Все известные способы развертывания связки двух космических объектов основаны на следующей общей схеме. В исходном состоянии два объекта, соединенных тросом, состыкованы друг с другом, а трос компактно уложен. В начальный момент времени объекты расстыковываются и одному из объектов или обоим объектам сообщают начальную скорость расхождения, например, с помощью пружинных толкателей. После этого объекты осуществляют взаимное расхождение, во время которого производится выпуск соединяющего их троса. Выпуск троса может осуществляться в неуправляемом или управляемом режиме с помощью различных устройств: простых невращающихся катушек или же лебедок с электроприводом, способных регулировать скорость выпуска троса, силу его натяжения и т. п. В процессе расхождения с выпуском троса объектам могут сообщаться дополнительные скорости, например, с помощью реактивных двигателей. Целью развертывания орбитальной тросовой системы является, как правило, ее приведение в устойчивое вертикальное положение.