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Die eigentliche Funktion des GPS liegt in den Satelliten, von denen Positionsdaten zu exakt vorgegebenen Zeiten zur Erde gesendet werden. Die Umlaufbahnen der Satelliten über der Erdoberfläche beträgt rund 20200 km. Jeder dieser Satelliten umrundet die Erde in 11 Stunden 58 Minuten. Das heisst, dass jeder Satellit die Erde 2 mal am Tag umrundet. Momentan werden 24 Satelliten für die Navigation verwendet, wobei dies keine fixe Zahl ist. Um eine GPS-Position zu bekommen, braucht man mindestens 3 Satelliten gleichzeitig. (Der Grund dafür wird später erläutert) Die Satelliten bewegen sich auf 6 Bahnen mit einer Neigung von 55° (Inklination) gegen den Äquator. Jeder dieser ~24 Satelliten hat einen Sender, einen Empfänger, eine Antenne und mehrere Atomuhren (Cäsium- oder Rubidiumuhren). Die Satelliten haben deshalb so viele Uhren, da die genaue Uhrzeit im GPS-System eine entscheidente Rolle spielt. Die Atomuhren in den Satelliten haben eine Genauigkeit von bis zu 10E-14 ( Die Atomuhr geht in rund 3 Millionen Jahren nur 1 Sekunde falsch).
Die Satelliten strahlen ununterbrochen 2 verschiedene Trägerfrequenzen aus (L1 & L2). L1 ist für die zivile (C/A-Code) und militärische (P-Code) Benutzung; L2 ist nur für die militärische. Der Unterschied zwischen C/A-Code ("Coarse/Acquisition") und P-Code ("Precision") ist, dass der zivile Benutzer eine geringere Auflösung hat als der militärische.
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