Принцип дії системи заснований на визначенні координат GPS-приймача, що має кожний користувач системи, шляхом виміру відстані від нього до декількох супутників системи, координати яких відомі системі. Відстань від приймача до супутника визначається шляхом виміру періоду часу, протягом якого радіосигнал проходить відстань між ними. Все дуже просто - знаючи час проходження електромагнітної хвилі й швидкість світла, обчислити відстань зможе навіть школяр.

Пролітаючи над поверхнею Землі, кожний із супутників постійно генерує радіосигнали двох частот. Приймачі GPS мають власні хвильові генератори, які працюють на тих же частотах хвиль, і генерують електромагнітні хвилі, підкоряючись тому ж закону генерування, що й супутники глобальної системи. Саме це й дозволяє визначати час проходження сигналу, що рівняється періоду між модулюванням сигналу певного коду приймачем і одержанням їм аналогічного сигналу із супутника. Зрозуміло, що це тільки спрощений опис принципу роботи системи GPS-навігації. Для точного визначення координат приймача використовується також досить складна система кореляції годинників приймачів.

У наш час точність визначення координат найпростішого побутового GPS-приймача становить 5-20 метрів (визначення висоти – до 10 метрів) при одночасному прийомі сигналу від 6-8 супутників. Більшість же сучасних приймачів забезпечують більшу точність, маючи можливість обробляти одночасно сигнали від 12 супутників.