Die Europäische Weltraumorganisation ESA ist die verantwortliche Agentur für die GMES-Weltraumkomponente als Ganzes. Dementsprechend umfasst das ESA-Programm sowohl die Entwicklung spezifischer GMES-Missionen (Dedicated Missions) - der Sentinels - als auch die Organisation und technische Umsetzung des Zugangs zu den beitragenden Missionen (Contributing Missions). Die Sentinels (Wächter) umfassen folgende fünf Missionsfamilien:
Wegen des großen sozioökonomischen und politischen Nutzens von GMES hat das Bundeskabinett Ende 2005 die Beteiligung am ESA-Programm "GMES Weltraumkomponente" als eines der Kernelemente der europäischen Raumfahrtstrategie und für Deutschland als vorrangig eingestuft. Deshalb hat Deutschland auf der ESA-Ministerratskonferenz am 5. und 6. Dezember 2005 in Berlin den ersten Programmteil der GMES-Weltraumkomponente mit 30 Prozent gezeichnet.
Damit sind die Weichen für eine starke und umfassende Beteiligung deutscher Einrichtungen und Firmen gestellt. Ein zweiter Programmteil wird auf der nächsten ESA-Ministerkonferenz aufgelegt und die GMES-Weltraumkomponente ergänzen. Neben den ESA-Mitgliedstaaten trägt auch die Europäische Kommission als Hauptnutzer von GMES substanziell zum Aufbau der Weltraumkomponente bei.
Neben den Sentinels werden aber auch weitere Weltraummissionen als Datenquellen für GMES-Dienste gebraucht: die sogenannten Contributing Missions. Damit sind europäische Missionen gemeint, die für einen anderen Zweck als GMES konzipiert wurden, aber teilweise unverzichtbare komplementäre Daten für die GMES-Dienste zur Verfügung stellen.
Dies umfasst die EUMETSAT-Missionen, die Wissenschaftsmissionen der ESA, nationale Missionen europäischer Mitgliedstaaten sowie kommerzielle europäische Missionen, gegebenenfalls auch außereuropäische Missionen. Das DLR hat mit seinem nationalen Erdbeobachtungsprogramm eine starke Kompetenz aufgebaut und eine Reihe von Missionen wie TerraSAR-X, TanDEM-X, RapidEye und EnMAP ins Leben gerufen, die in GMES nachhaltig benötigt und zukünftig genutzt werden.