Kosmoselaev on seade, mis on mõeldud kosmosesse saatmiseks. Neid kasutatakse Maa vaatlemiseks, sidepidamiseks, navigeerimiseks ja kosmoseuuringuteks. On ka kosmoselaevu, mis viivad inimesi kosmosesse – neid nimetatakse ‘mehitatud kosmoselaevadeks’ –, ning teisi, mis veavad kosmosjaamadele vajalikke varusid.
Kuna kosmoses ei ole õhku, võib kosmoselaeval olla peaaegu mis tahes kuju. Suurus on suurem probleem. Kosmoselaev peab mahtuma raketi kaitsekesta sisse ja raketil peab olema piisavalt võimsust, et see orbiidile viia. Maailma esimene satelliit, nimega Sputnik, kaalus 83,6 kg ja oli korvpallist suurem. Tänapäeval võivad sidesatelliidid kaaluda üle 6 tonni (6000 kg).
Kosmosejaamade ehitamiseks kasutatavad moodulid on veelgi suuremad. ESA 20-tonnine ATV (Automated Transfer Vehicle) suudab viia Rahvusvahelisse Kosmosejaama kuni 9 tonni lasti ja katseid.
Kosmoselaeva kuju sõltub peamiselt sellest, kas see pöörleb kosmoses või mitte.
Mõned satelliidid, näiteks Meteosat, pöörlevad ja on trumlikujulised. Enamik tänapäeva satelliite on kastikujulised ega pöörle. Nende pardal olevad seadmed, näiteks kaamerad, on enamiku ajast suunatud samasse suunda.
Mõnedel on suured päikesepaneelid (mis muudavad päikesevalguse elektrienergiaks), mis pöörduvad nii, et on alati suunatud päikese poole. Väikestel satelliitidel on sageli neljal küljel lamedad päikesepaneelid.
Maandumisseadmed on teistsugused. Need peavad taluma äärmuslikku kuumust, kui nad suure kiirusega õhust alla langevad. Näiteks ESA sond „Huygens”, mis maandus Titanil, oli taldriku kujuline ja sellel oli ettepoole suunatud soojuskaitsekilp.
