狹義相對論認為高速移動物體的時間流逝得比靜止的要慢。每個GPS衛星時速為1.4萬千米，根據狹義相對論，它的星載原子鐘每天要比地球上的鐘慢7微秒。另一方面，廣義相對論認為引力對時間施加的影響更大，GPS衛星位於距離地面大約2萬千米的太空中，由於GPS衛星的原子鐘比在地球表面的原子鐘重力位高，星載時鐘每天要快45微秒。兩者綜合的結果是，星載時鐘每天大約比地面鍾快38微秒。
這個時差看似微不足道，但如果我們考慮到GPS系統要求納秒級的時間精度，這個誤差就非常可觀了。38微秒等於38000納秒，如果不加以校正的話，GPS系統每天將累積大約10千米的定位誤差，這會大大影響人們的正常使用。因此，為了得到準確的GPS數據，將星載時鐘每天撥回38微秒的修正項必須計算在內。
為此，在GPS衛星發射前，要先把其時鐘的走動頻率調慢。此外，GPS衛星的運行軌道並非完美的圓形，有的時候離地心近，有的時候離地心遠，考慮到重力位的波動，GPS導航儀在定位時還必須根據相對論進行計算，糾正這一誤差。
一般說來，GPS接受器準確度在30米之內就意味着它已經利用了相對論效應。
由於廣域增強系統依賴從地面基站發出的額外信號，以地面時間為基準，與衛星鐘時間無關。因此配備了這種系統的GPS接收器，就不存在相對論效應了。
由此可見，GPS的使用既離不開狹義相對論，也離不開廣義相對論。早在1955年就有物理學家提出可以通過在衛星上放置原子鐘來驗證廣義相對論，GPS實現了這一設想，並讓普通人也能親身體驗到相對論的威力。
