Das Weltraumsegment besteht aus mindestens 24 Satelliten auf 6 Umlaufbahnen (4 Satelliten pro Bahn), welche in einer Höhe von etwa 20.000 km alle 12 Stunden die Erde umkreisen. Allerdings sind stets mehr Satelliten im Orbit, da neben Reservesatelliten neue Satelliten gestartet werden, um alte zu ersetzen.
Die Bahnen sind mit 55 Grad gegen die Äquatorebene geneigt. Durch diese Konstellation sind für jeden Punkt der Erde zwischen fünf und 8 Satelliten gleichzeitig sichtbar, d.h. über dem Horizont hoch genug sichtbar.
Von den Satelliten werden neben der Uhrzeit und Informationen zum Status des Satelliten ständig die jeweiligen Orbitaldaten übermittelt, aus denen sich die (x,y,z)-Koordinaten der Position des Satelliten in einem dreidimensionalen Koordinatensystem berechnen lassen, in dessen Zentrum der Mittelpunkt der Erde liegt.
Kontrollsegment
Karte nach gps.gov
Das Kontrollsegment besteht aus dem US Space Command in Colorado Springs, aus sechs Kontrollstationen der Airforce jeweils in Colorado Springs, Cape Canaveral auf Hawaii, Kwajalein im Südpazifik, Diego Garcia im Indischen Ozean und Ascension im Südatlantik sowie vier Bodenantennen in Cape Canaveral auf Ascension, Diego Garcia und Kwajalein. Von den Bodenstationen werden die Satelliten beobachtet und kontrolliert. Gegebenenfalls werden von den Bodenstationen über die Bodenantennen die Bahnen der Satelliten korrigiert bzw. Updates der Informationsdaten des Satelliten durchgeführt.
Benutzersegment
Die Gesamtheit der GPS-Empfänger und deren Nutzer bilden das sog. Benutzersegment.
Je nach Anwendungsgebiet bestehen GPS-Geräte mit unterschiedlichen Funktionen und Eigenschaften. Neben hochpräzisen Geräten im Vermessungswesen, die auf Stativen aufgebaut oder in einem Rucksack getragen werden, sind handliche, robuste Geräte für den Freizeitbereich verfügbar.