Le GPS est basé sur une constellation de 26 satellites actuellement opérationnels, orbitant autour de la terre à environ 20000 km d'altitude. Ces satellites émettent en continu un signal radio sur deux fréquences (1.2 Ghz et 1.5 Ghz) que tout utilisateur muni d'un récepteur adéquat peut capter. Connaissant le temps d'émission du signal par le satellite et son temps d'arrivée au récepteur, il est simple de calculer la distance séparant le satellite du récepteur en divisant le temps de propagation (= temps d'émission - temps de réception) par la vitesse de la lumière. Par conséquent, on sait que la station réceptrice se trouve sur une sphère ayant pour centre le satellite et pour rayon la distance récepteur-satellite que l'on vient de calculer. Si ce même récepteur capte un second satellite, un calcul équivalent permet de définir une seconde sphère, centrée sur ce second satellite, sur laquelle doit aussi se trouver notre récepteur. Même chose avec un troisième satellite. Alors, où sommes-nous ? Tout simplement au point d'intersection de ces trois sphères ! Si les positions des satellites sur leurs orbites sont connues avec suffisamment de précision - ce qui est généralement le cas - et si un récepteur capte au moins 3 satellites, il dispose donc de trois données qui lui permettent de résoudre les trois inconnues définissant sa position : la latitude, la longitude et l'altitude. Une quatrième inconnue est le décalage de temps entre les horloges internes des satellites et celles des récepteurs. En toute rigueur, il faut donc recevoir au moins quatre satellites pour se positionner par GPS.

Le systeme GPS a été dessiné pour qu'avec la constellation satellitaire - complète depuis avril 1994 - quatre satellites au moins soient visibles de tout point de la terre, à tout moment.