因為衛星的位置是精確已知的，所以在GPS觀測中，我們可以得到衛星到接收機的距離。利用三維坐標和三顆衛星中的距離公式，可以形成三個方程，求解觀測點的位置(X，Y，Z)。考慮到衛星鐘和接收機鐘的誤差，實際上有四個未知數，X，Y，Z和鐘差，所以需要引入第四顆衛星，形成四個方程求解，從而得到觀測點的經緯度和高程。
事實上，接收機往往可以鎖定四顆以上的衛星。此時可以根據衛星的星座分布將接收機分成若幹組，每組四顆衛星，然後通過算法選擇誤差最小的壹組進行定位，提高了精度。
由於衛星軌道和衛星鐘的誤差，大氣對流層和電離層對信號的影響，以及人為的SA保護政策，民用GPS的定位精度僅為100米。為了提高定位精度，差分GPS(DGPS)技術被廣泛應用於建立GPS觀測的參考站(差分站)，將已知的參考站精確坐標與觀測值進行比較，從而獲得壹個修正數並對外發布。接收方收到修正數後，將其與自己的觀測值進行比較，消除大部分誤差，得到更準確的位置。實驗表明，利用差分GPS可以將定位精度提高到5米。