고도 20,183~20,187km를 11시간 58분의 주기로 지구를 회전하며 L1(1.57542GHz)과 L2(1.22760GHz)의 L-band 반송파를 이용하여 CDMA 방식으로 통신을 한다. 각 위성마다 Cesium 원자시계와 Rubidium 원자시계를 갖고 있어 정확한 시간을 수신기에 송신해 준다. 위성신호는 PRN(Psedo-Random Number) 코드와 항법메세지 그리고 반송파가 있는데 PRN 코드는 민간용으로 사용되고 있는 L1 반송파를 이용한 C/A 코드와 군용으로만 쓰이는 L1, L2 반속파를 이용한 P 코드가 위성마다 고유 코드로 지정되어 있다.

항법 메세지에는 위성시계 보정치, 위성의 궤도 정보를 갖고 있는 Ephimeris, 다른 위성의 궤도정보와 모든 위성의 배열 상태와 건강 상태 그리고 이온층 모델을 포함한 Almanac으로 구성되어 있다. GPS는 군용으로 개발되었으나 C/A 코드만 민간으로 사용이 개방되어 항법용, 측지용 그리고 시각측정과 동기의 목적으로 사용되고 있는데, L1 반송파만을 이용하여 전리층 보상에 불리한데다가 위성의 위치를 왜곡시키는 SA(Selective Availability)로 수평으로 100m, 수직으로 150m의 측정 오차를 가진다. 군용 시스템은 L1, L2 반송파를 사용하여 전리층 지연을 보상해 주고 암호화된 Y 코드를 써서 16m의 측정 오차를 가진다.

민간 연구기관에서는 SA의 영향을 받는 C/A 코드 만으로 정확한 위치 정보를 알기 위한 다양한 연구를 하고 있으며 그 예가 DGPS(Differential GPS)이다. 기준국에서 GPS 위성신호를 수신하여 계산된 위치값과 이미 알고 있는 위치 값을 비교하여 오차 보정값을 계산하여 사용자에게 알려줌으로써 사용자가 자신의 위치계산에 반영하게 한다. 이런 방법으로 측정오차를 수 m까지 줄일 수 있다.