Naziemny segment kontroli spełnia rolę nadzorująco kontrolującą oraz wspierającą prace systemu. Podstawowymi elementami tego segmentu jest 5 stacji nadzorujących rozmieszczonych na całym Świecie. Stacja centralna MCMS (Master Control Monitor Station) znajduje się w Bazie Sil Powietrznych USA  Falcon
w Colorado Springs, Kalifornia, USA, a stacje śledzące rozmieszczone są na Hawajach (wschodni Pacyfik), Kwajalein (zachodni Pacyfik), Diego Garcia (Ocean Indyjski), Wyspy Wniebowstąpienia (Atlantyk).Ostatnie trzy z wymienionych stacji zawierają anteny przekazujące informacje do satelitów, a pozostałe dwie to stacje kontrolne telemetryczne dla danych orbit satelitów.

Stacje naziemne systemu:

prowadzą ciągły nasłuch sygnałów z satelitów,

sprawdzają poprawność działania satelitów,

komunikują się ze stacją główną na specjalnych kanałach łączności.

 

Stacje kontrolne rozmieszczone są możliwe równomiernie wokół Ziemi w paśmie równikowym, co pozwala na śledzenie satelitów w całym zakresie szerokości geograficznych(od 550 S do 550 N), w których satelity mogą znajdować się w zenicie. Obszary działania stacji naziemnych nakładają się, co pozwala na dodatkowe sprawdzenie ich działania poprzez porównanie wyników obserwacji oraz zwiększenie niezawodności systemu.  

Stacja centralna ma za zadanie:

obliczanie parametrów orbit satelitów (efemeryd),

wyznaczanie poprawek zegarów satelitów,

przekazywanie do satelitów danych efemeryd i poprawek zegara w celu ich retransmisji w depeszy nawigacyjnej satelitów.

Stacja centralna MCS znajduje się na większej szerokości geograficznej niż inne stacje, dlatego mogą występować przerwy odbierania przez nią sygnałów z satelitów, gdy znajdują się one na dużych szerokościach geograficznych półkuli południowej.  

Pozostałe stacje nadzoru są stacjami bezobsługowymi wykorzystywanymi do:

 śledzenia i telemetrycznego sprawdzania orbit satelitów (pomiar pseudoodległości i przesunięć fazy nośnej) w celu wzorcowanie zegara satelity,

 zbierania danych do poprawek jonosferycznych i pomiaru czasu,

przesyłania informacji do stacji centralnej MCS, przekazywania informacji do satelitów (odświeżanie pamięci pozycji satelity, synchronizacja zegara
z zegarem stacji naziemnej, poprawki na stan jonosfery).   

Łączność stacji nadzorujących z satelitami odbywa się na dwóch kanałach roboczych w zakresie częstotliwości S.

W system GPS włączone są także inne instytucje wspomagające jego prace, takie jak:  

Centrum Kontroli Satelitów Sil Powietrznych USA (AFSCF - Air Force Satellite Control Facility) nadzorujące działanie wszystkich satelitów USA,

Obserwatorium Marynarki Wojennej USA (USNO -  US Naval Observatory) wyliczające wzorce czasu UTC,

Wojskowe Biuro Kartograficzne USA (DMA  -  Defence Mapping Agency) określające dane potrzebne do wyznaczania orbit satelitów,  

 Jet Propulsion Laboratory -  w zakresie obserwacji ciał niebieskich wpływających na położenie satelitów, głównie Słońca i Księżyca.     

Ważnym elementem systemu jest siec komputerowa przetwarzającą sygnały z satelitów, oraz siec łączności miedzy poszczególnymi stacjami i instytucjami wspierającymi, wykorzystywane w szczególności do synchronizacji czasu  działania  poszczególnych urządzeń.

Istotną sprawą jest zapewnienie ciągłości pracy całego systemu w przypadku awarii urządzeń lub oprogramowania. Satelity mogą działać automatycznie i nawet w przypadku wyłączenia segmenty nadzoru będą jeszcze przez pewien czas transmitowały informacje nawigacyjne uzupełnione odpowiednimi ostrzeżeniami.
W kolejnych fazach rozwoju systemu planuje się przeniesienie części funkcji segmentu naziemnego bezpośrednio do satelitów, zapewniając im większą autonomie działania.