Mỗi vệ tinh GPS phát tín hiệu kèm thời gian phát rất chính xác; điện thoại thu tín hiệu từ ít nhất bốn vệ tinh cùng lúc, so sánh thời gian tín hiệu tới để tính khoảng cách tới từng vệ tinh, rồi dùng phép tam giác đạc trong không gian ba chiều để suy ra vị trí của chính nó trên mặt đất. Vì vệ tinh bay cách Trái Đất khoảng hai mươi nghìn kilomet, chỉ một phần triệu giây sai lệch trong thời gian truyền tín hiệu cũng tương đương với vài trăm mét sai số khoảng cách, nên toàn bộ hệ thống phải cực kỳ chính xác về mặt đồng bộ thời gian mới cho ra vị trí đúng.

Có nhiều nguồn gây sai số cộng dồn lại. Tầng khí quyển làm tín hiệu vệ tinh đi chậm lại một chút khi xuyên qua, và mức chậm này thay đổi theo thời tiết nên khó bù trừ hoàn toàn chính xác. Nhà cao tầng, núi hay tán cây rậm khiến tín hiệu bị phản xạ trước khi tới máy thu, gọi là hiệu ứng đa đường, làm điện thoại tưởng tín hiệu đi từ hướng khác thực tế. Số lượng vệ tinh nhìn thấy được tại một thời điểm cũng ảnh hưởng: ở khu vực nhà cao tầng che khuất bầu trời, điện thoại chỉ bắt được ít vệ tinh, phép tam giác đạc kém chính xác hơn khi có đầy đủ vệ tinh ở nhiều góc khác nhau. Ngoài ra, chip GPS trên điện thoại nhỏ gọn có độ nhạy thấp hơn thiết bị định vị chuyên dụng, cũng góp phần vào sai số.

Bạn có thể thấy rõ điều này khi đứng giữa các toà nhà cao tầng ở trung tâm thành phố và mở bản đồ: chấm xanh chỉ vị trí của bạn có thể nhảy lệch qua bên kia đường dù bạn đứng yên, vì tín hiệu vệ tinh bị các toà nhà phản xạ loạn xạ trước khi tới máy. Ngược lại, đứng giữa cánh đồng trống hay trên nóc nhà cao, không có vật cản, định vị GPS thường chính xác tới mức chỉ lệch vài mét so với vị trí thật.

Nhiều người nghĩ GPS sai là do điện thoại của mình bị lỗi phần cứng, nhưng phần lớn trường hợp sai lệch đến từ môi trường xung quanh như nhà cao tầng, thời tiết, tán cây chứ không phải máy hỏng. Cũng có người tưởng cứ bật GPS là có vị trí chính xác tuyệt đối ngay lập tức, trong khi máy cần vài giây tới cả phút để khoá đủ số lượng vệ tinh cần thiết, đặc biệt là lần đầu mở ứng dụng bản đồ sau khi tắt nguồn lâu ngày.