系統由24顆GpS衛星在離地面12000km的高空上，以12h的週期環繞地球執行，使得在任意時刻，在地面上的任意一點都可以同時觀測到4顆以上的衛星。

由於衛星的位置精確可知，在GpS觀測中，我們可得到衛星到接收機的距離，利用三維座標中的距離公式，利用3顆衛星，就可以組成3個方程式，解出觀測點的位置（X，Y，Z）。考慮到衛星的時鐘與接收機時鐘之間的誤差，實際上有4個未知數，X、Y、Z和鐘差，因而需要引入第4顆衛星，形成4個方程式進行求解，從而得到觀測點的經、緯度和高程。

事實上，接收機往往可以鎖住4顆以上的衛星，這時接收機可按衛星的星座分佈分成若干組，每組4顆，然後透過計算挑選出誤差最小的一組用作定位，從而提高精度。為提高定位精度，普遍採用差分GpS（DGpS）技術，建立基準站（差分臺）進行GpS觀測，利用已知的基準站精確座標與觀測值進行比較，從而得出一修正數，並對外發布。接收機收到該修正數後，與自身的觀測值進行比較，消去大部分誤差，得到一個比較準確的位置。實驗表明，利用差分GpS，定位精度可提高到5m。