衛星の個数を減らせる中軌道を採用。ICO (Intermediate Circular Orbit) は中軌道の別名である。高度10,390kmの衛星を10個使用。1999年（平成11年）に破綻後、テレデシックへの投資家の支援を受け、衛星を使った無線ネットワーク会社として再出発を計画している。
高度1,400kmの衛星を48個用いる衛星電話サービス。1999年（平成11年）10月にサービス開始したが、翌2000年（平成12年）11月に連邦倒産法第11章の適用を受けた。
イリジウム衛星（通信衛星）は鏡面のようなアンテナを持ち、これが太陽光を反射して地上の狭い領域を強く照らすことがある。地上からは、数十秒間だけ非常に明るい物体が移動するように見え、-9等級に達することもある。これをイリジウムフレアと言い、見られる場所や時刻の予報も行われているが、しばしばUFOと誤認される。2009年2月10日16時55分UTCに、北シベリア上空約790kmにおいて運用中であった通信衛星イリジウム33号が機能停止中であったロシアの軍事通信衛星コスモス2251号と衝突し、500個以上ものスペースデブリを発生させた。これは、宇宙空間で発生した初めての人工衛星同士の衝突事故である（2009年人工衛星衝突事故を参照）。日本デジコムは同12日のプレスリリースで、イリジウム社は30日以内に衝突し破壊された衛星の軌道上にスペアとなる衛星を再配置する計画であり、ユーザーに対する影響は軽微と発表した。2007年に、イリジウム コミュニケーションズは、イリジウム通信衛星66機をすべて更新する総額30億ドルの次世代衛星通信ネットワーク計画「Iridium NEXT」を発表。2014年3月に、オービタルサイエンシズ社が生産を開始し、軌道上で運用する66機と軌道上予備機6機、地上予備機9機の計81機を3年間で製造すると発表した。打ち上げは2015年2月に開始し、2017年までに全ての衛星を軌道上に展開する予定。
携帯電話と変わらない小型の端末で遅延時間の少ない交信を高緯度地域でも可能にするため、多数個の通信衛星を低軌道の衛星コンステレーションを利用するものがある。衛星との見通し距離が1/10以下になると電波損失は1/100になるため、大型になる指向性アンテナを用いなくても通信が成り立つ。反面、1つの衛星から見渡せる地域は狭くなるため、多数個の衛星を衛星間通信により組み合わせて使用する。1990年代後半に電気通信事業者が相次いで設立され、実際に衛星打上げも進められた。しかし、地上の携帯電話ネットワークのサービスエリア拡大や、静止衛星を利用する端末の小型化・低価格化により通信料金などの競争力が弱くなったため、需要が予測に反して伸びず、膨大な設備投資を回収できなくなった。このためデータ通信への需要のシフトを図ろうと試みたが、インターネットバブルの崩壊により投資が冷え込んだこともあって、事業者は次々と倒産した。
2005年、自由民主党の候補者公募に応募し、合格。同年、第44回衆議院議員総選挙に自民党公認で神奈川9区から出馬し、民主党公認の笠浩史を破り初当選した（笠は比例復活）。2009年7月21日、自由民主党に離党届を提出。「JICAやNGOの仕事を通じて政治の重要性を知り、政治を動かすには、自分が政治家になった方が早いと思うようになりました。」として、当初は自由民主党の候補者公募から衆議院議員となったが、結局「自民党の古い利権体質や右傾化に嫌気がさして離党しました。」として離党することになった。同年8月8日、先に自民党を離党していた渡辺喜美や無所属の衆議院議員だった江田憲司を中心に結党されたみんなの党に参加。同党公認で第45回衆議院議員総選挙に比例北関東ブロック単独で出馬し、再選。みんなの党結党時の役職は「パートナー（補佐）」だったが、9月29日付で党国会対策委員長および筆頭副幹事長に就任した。2012年12月の第46回衆議院議員総選挙に比例北関東ブロック単独で出馬し、3選。2014年11月19日、みんなの党は両院議員総会を開き、賛成多数で解党を決定する。翌11月20日、みんなの党に離党届を提出し、同日山内、中島克仁の2議員が民主党への入党を申し入れ、海江田万里代表は山内、中島の入党を了承した。第47回衆議院議員総選挙直前の同年11月、7月に元職の森岡洋一郎が健康問題を理由に公認を辞退して以来、空席が続いていた埼玉13区総支部長に就任し、同区で公認を受けて立候補したが、他党から急に入党し、また埼玉13区に地縁のない山内の名は選挙区内の有権者に浸透せず、自民党前職の土屋品子に敗れ、比例復活もならず落選した。落選後は埼玉13区に含まれる春日部市に事務所を置きながら、大学で講演活動等を行い、政治活動については継続する意向を示していた。2015年4月より北海道大学大学院非常勤講師を務め、国際協力の講義を担当。議員在職中から「政経電論」（株式会社損得舎）メールマガジンに寄稿しており、落選後も更新を継続している。2016年2月、正式に政治活動を再開。政界引退を表明した藤田一枝に代わり、民主党福岡3区総支部長に就任。同年3月、民主党・維新の党が合流して結党された民進党に参加した。2017年の第48回衆議院議員総選挙では、福岡3区から立憲民主党公認で出馬し、自由民主党の古賀篤に敗れるも比例復活により4回目の当選を果たした。10月26日、執行役員会で国会対策委員長代理の就任が決まる。