Sam pomysł na stworzenie systemu GPS narodził się w Stanach Zjednoczonych w roku 1973 na zlecenie departamentu obrony USA i pierwotnie miał być wykorzystywanych do celów wojskowych. Cały system został sfinansowany ze środków Departamentu obrony USA.
Pierwsze satelity wystrzelono w styczniu 1978r. z bazy Vandenberg AFB w Kalifornii przy użyciu rakiet Atlas E/F. Pięć lat później prezydent Regan zdecydował że system GPS może być wykorzystywany do zastosowań cywilnych. Była to reakcja na zestrzelenie przez radzieckie myśliwce koreańskiego samolotu pasażerskiego, który przypadkowo zszedł z planowanego kursu.
Podczas pierwszej wojny w zatoce perskiej w 1991 r. armia używała GPS-u do wyznaczania drogi na pustyniach Kuwejtu i Iraku. Obrazy satelitarne dowodziły, że zwiększenie precyzji bombardowań pozwala ograniczyć straty wśród ludności cywilnej.
O w pełni działającym systemie można mówić jednak dopiero od roku 1995 kiedy na orbicie znalazł się komplet satelitów GPS. Amerykanie celowo zniekształcali ich sygnały ograniczając dokładność wskazań odbiorników cywilnych do 100 m.
Dopiero prezydent Clinton zakończył epokę selektywnej dostępności systemu. 1 maja 2000r. prezydent wydał dyrektywę nakazującą rezygnację z wybiórczego traktowania odbiorców. Wcześniej wojsko wprowadzało do informacji z satelitów GPS zamierzony błąd, który potrafili usunąć jedynie wybrani i zaufani użytkownicy uzyskujący dokładne wskazania.
Nagle urządzenia GPS zaczęły zapewniać dokładność lepszą niż 10m. Otwarcie systemu zapoczątkowało rozkwit zastosowań komercyjnych w wielu dziedzinach.

W zależności od rodzaju wykorzystywanego odbiornika system może mieć wielorakie wykorzystanie. W każdym jednak wypadku wyznacza on bardzo szybko i dokładnie pozycję odbiornika (anteny) w czasie rzeczywistym. Można to zrobić w każdym miejscu kuli ziemskiej niezależnie od akurat panujących warunków pogodowych oraz niezależnie od czasu gdyż sygnał dostępny jest nonstop.

System składa się z 24 satelitów krążących po orbicie oraz kilku satelitów zapasowych (obecnie jest ich 30).

Krążą one nad ziemią na wysokości około 20,2 tyś. Km i są nachylone pod kątem 55 stopni w odniesieniu do równika. Satelity okrążają ziemię po sześciu orbitach i na każdej z nich znajdują się cztery satelity. Satelity okrążają ziemię dwukrotnie w ciągu doby. Dzięki takiemu rozwiązaniu co najmniej 5 (do 12) z nich jest widoczne z każdego zakątka ziemi co zupełnie wystarcza do wyznaczenia pozycji trójwymiarowej. Jest to segment kosmiczny.

Na Ziemi znajduje się segment nadzoru, który składa się z głównej stacji kontrolnej (MCS - Master Control Station) w Bazie Sił Powietrznych Schriever w Colorado Springs, z czterech stacji monitorujących (Monitor Stations) znajdujących się na Hawajach, w Kwajalein i Diego Garcia oraz na Ascension Island czyli Wyspach Wniebowstąpienia. W 2005 dodano do systemu kolejne sześć stacji - dodatkowe stacje Narodowej Agencji Wywiadu Satelitarnego (NGA- National Geospatial- Intelligence Agency) - w Argentynie, Australii, Bahrajnie, Ekwadorze, Stanach Zjednoczonych i w Wielkiej Brytanii sprawiają że każda z satelit może być widziana przez co najmniej dwie stacje monitorowania.
Stacje monitorujące (Monitor Station) wyposażone są w anteny do łączności dwustronnej i są odpowiedzialne za bierne śledzenie wszystkich widocznych satelitów a następnie przesłanie danych do głównej stacji kontrolnej (MCS w Colorado Springs). Na podstawie tych danych obliczane są poprawki do ich pozycji (efemerydy) i parametry ich zegarów, które następnie są odsyłane z powrotem do satelitów w celu ich retransmisji w depeszy nawigacyjnej.

Kontrolą i zarządzaniem całym systemem zajmuje się amerykańska komisja PNT (The National Executive Committee for Space-Based Positioning, Navigation, and Timing).
Ostatni jest segment użytkownika na który składają się wszelkiego rodzaju odbiorniki GPS.
Sygnał dociera do użytkownika na dwóch częstotliwościach nośnych f1 = 1575,42 MHz i f2 = 1227,6 MHz. Druga częstotliwość ze względu na utajnione szyfrowanie sygnału jest dostępna tylko dla armii USA. Porównanie różnicy faz obu sygnałów pozwala na dokładne wyznaczenie czasu propagacji, który ulega nieznacznym wahaniom w wyniku zmiennego wpływu jonosfery. Użytkownicy cywilni przybliżoną poprawkę jonosferyczną otrzymują w depeszy nawigacyjnej lub dzięki systemowi DGPS.
Identyfikacja satelitów oparta jest na metodzie podziału kodu CDMA (Code Division Multiple Access) oznacza to, że wszystkie satelity emitują na tych samych częstotliwościach, ale sygnały są modulowane różnymi kodami.
Odbiór sygnału bez zastosowania anten parabolicznych, które w tym przypadku są bezużyteczne ze względu na ich kierunkowość, wymaga zaawansowanych technik oddzielania sygnału od szumu i przetwarzania sygnału. Satelity są w ciągłym ruchu,  wyznaczenie pozycji odbiornika na podstawie pomiaru tzw. pseudoodległości od kilku satelitów jest również złożonym zadaniem, wymagającym m.in. uwzględnienia spowolnienia upływu czasu w polu grawitacyjnym Ziemi.
Dla poprawnej pracy systemu kluczowy jest czas. Każdy satelita jest wyposażony w zegar atomowy, dzięki czemu jego sygnał jest dokładnie zsynchronizowany z całym systemem. Jednocześnie satelity tworzą razem z kilkoma nadajnikami naziemnymi swoista sieć korekcji czasu. W efekcie odbiornik GPS podaje nie tylko pozycje, ale również bardzo precyzyjny czas.

Aby określić pozycję w trójwymiarowej przestrzeni i czas systemu, konieczny jest jednoczesny odbiór z przynajmniej czterech satelitów. Odbiornik oblicza trzy pseudodległości do satelitów oraz odchyłki czasu (różnicy między tanim i niedostatecznie dokładnym wzorcem kwarcowym zainstalowanym na odbiorniku i precyzyjnym zegarem atomowym na satelicie). Dokładne współrzędne satelity są transmitowane w depeszy nawigacyjnej. W przypadku możliwości odbioru tylko z trzech satelitów niektóre odbiorniki mogą pracować w trybie 2D z ustawioną przez użytkownika wysokością.