GRACE (Gravity Recovery And Climate Experiment) est une mission conjointe aux agences spatiales américaine et allemande basée sur 2 satellites identiques : GRACE-A et GRACE-B. Surnommés « Tom et Jerry », ces 2 satellites s’envoient en permanence des trains d’ondes électromagnétiques permettant de déterminer la distance les séparant avec une précision micrométrique – soit de l'ordre de grandeur de l'épaisseur d'un cheveu humain. Cette distance de 150 à 300 km (ajustable par manœuvres) varie de quelques dizaines de mètres sous l'influence des irrégularités du champ de pesanteur dans lequel les satellites évoluent.

 En mesurant de manière continue ces modifications de distance, les scientifiques reconstituent des cartes détaillées du champ de gravité terrestre jusqu'à une résolution spatiale de 200 km. Ces cartes mensuelles ou décadaires du « géoïde » mettent en évidence les évolutions temporelles des masses d'eau, de neige ou de glace, voire même les déformations dues aux grands tremblements de Terre. Ces informations sont cruciales dans l'étude des océans, de la géologie et du climat de la Terre, notamment dans le contexte du réchauffement climatique.

GRACE est complémentaire à la mission européenne GOCE (Gravity field and steady-state Ocean Circulation Explorer) qui s'est achevée en 2013 et qui a permis de dresser le géoïde de la Terre à une résolution spatiale plus fine, de l'ordre de 100 km. De nombreux laboratoires français dont l'équipe de Géodésie spatiale du CNES sont impliqués dans l'exploitation des données de GRACE. Cette collaboration ne devrait pas s'arrêter : les agences spatiales américaine et allemande ayant décidé de lancer une 2e série de satellites jumeaux en 2017 dans le cadre de la mission GRACE-FO, avec FO pour « Follow-On ».