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.
GPS-Weltraumsegment als interaktive Animation
(erforderlich ist ein X3D unterstützender Browser s. x3dom.org/contact)
Zur Steuerung und Wartung der Satelliten dient das Kontrollsegment.