Vệ tinh của vệ tinh hay còn được gọi là vệ tinh phụ là một thiên thể có quỹ đạo quay xung quanh vệ tinh của một hành tinh. Đôi khi cụm từ vệ tinh phụ cũng nói về một vành đai quay xung quanh vệ tinh của một hành tinh. Nó được suy ra từ nghiên cứu thực nghiệm về các vệ tinh tự nhiên trong Hệ Mặt Trời rằng các tiểu phần tử có thể là các yếu tố của các hệ hành tinh. Trong Hệ mặt trời các hành tinh khổng lồ có rất nhiều vệ tinh tự nhiên, còn bên ngoài Hệ mặt trời thì phần lớn các hành tinh được phát hiện cũng là các hành tinh khổng lồ, ít nhất là Kepler-1625b có thể có một vệ tinh rất lớn, được đặt tên là Kepler-1625b I và những vệ tinh rất lớn này cũng có thể có các vệ tinh nhỏ hơn quay xung quanh. Do đó thật hợp lý khi cho rằng các tiểu phần tử có thể tồn tại trong Hệ Mặt trời và trong các hệ hành tinh ngoài Hệ Mặt trời. Tuy nhiên, không có bất cứ "vệ tinh của vệ tinh" nào được phát hiện hay các thứ khác quay xung quanh vệ tinh của một hành tinh được biết đến tới nay (năm 2023) trong Hệ mặt trời hoặc ngoài Hệ mặt trời. Trong hầu hết các trường hợp, hiệu ứng thủy triều của hành tinh sẽ làm cho một hệ thống như vậy không ổn định. Trong hệ mặt trời thì chỉ có vệ tinh Rhea của sao Thổ là có khả năng đang tồn tại vành đai quay xung quanh, tuy nhiên sự tồn tại của vành đai này vẫn còn đang gây tranh cãi và không thể chắc chắn là nó có thật hay không vì tàu thám hiểm sao Thổ Cassini khi chụp hình vệ tinh Rhea đã không thể phát hiện ra được vành đai này.