碳衛星于2016年12月22日在酒泉衛星發射中心成功發射入軌。經過平臺測試、載荷加熱排污等一系列工作后，有效載荷于1月12日成功開機，13日轉入在軌觀測任務模式并獲取首批觀測數據，其中包括碳衛星高光譜二氧化碳監測儀獲取、經過地面處理生成的碳衛星第一組大氣氧氣和二氧化碳吸收光譜圖。這也是我國從太空獲取的第一組大氣氧氣和二氧化碳吸收高分辨率光譜圖。

首批觀測數據的獲得表明碳衛星與地面應用系統均運行良好。衛星平臺按指令準確實現了各種復雜指向模式，主載荷高光譜探測儀工作穩定、功能正常、狀態良好，為后續科學家開展大氣二氧化碳高精度反演（一種物理研究方法）打下了堅實基礎。

碳衛星由科技部立項，中國科學院國家空間科學中心負責工程總體，中科院微小衛星創新研究院負責衛星系統，中科院長春光學精密機械與物理研究所研制有效載荷，中國氣象局國家衛星氣象中心負責地面數據接收處理與二氧化碳反演驗證系統的研制、建設和運行。碳衛星運行于700公里太陽同步軌道，科學目標是獲取全球和區域二氧化碳分布圖，精度優于4ppm（百萬分之四），從而使我國具備對全球大氣中二氧化碳的監測能力，為應對全球氣候變化做出中國的貢獻。