GPS系统由空间部分、地面监控部分和用户部分三大部分组成。
• 空间部分
GPS系统空间部分由24颗工作卫星和4颗备用卫星组成。它们分布在6个等间距的轨道平面上，轨道面相对赤道的夹角为55度，每个轨道面上有4颗工作卫星，卫星的轨道接近圆形，轨道高度为2.01836万公里，周期约12小时。在一般情况下，用户能同时观测到6～8颗卫星。GPS卫星可连续向用户播发用于进行导航定位的测距信号和导航电文，并接收来自地面监控系统的各种信息和命令以维持正常运转。
• 地面监控部分
地面监控部分包括四个监控站、一个上行注入站和一个主控站，其主要功能是：跟踪GPS卫星，确定卫星的运行轨道及卫星钟改正数，进行预报后再按规定格式编制成导航电文，并通过注入站送往卫星。地面监控系统还能通过注入站向卫星发布各种指令，调整卫星的轨道及时钟读数，修复故障或启用备用件等。
• 用户部分
用户部分由用户及GPS 接收机等仪器设备组成。GPS接收机测定从接收机至GPS卫星的距离，用户可根据卫星星历所给出的观测瞬间卫星在空间的位置等信息，根据距离交会原理求出自己的三维位置、三维运动速度和钟差等参数。目前，美国正致力于进一步改善整个系统的功能，如通过卫星间的相互跟踪来确定卫星轨道，以减少对地面监控系统的依赖程度，增强系统的自主性。