מערכות עזר לניווט המבוססות על שידור אותות אלחוטיים מנקודות קבועות על פני כדור הארץ הופיעו לראשונה בשנות מלחמת העולם השנייה. בעקבות שיגור הלוויין המלאכותי הראשון, ספוטניק 1 הסובייטי, הטיל חיל הים האמריקני על צוות מדענים לעקוב אחריו ולנטר את אותותיו. מהר מאוד הבינו אנשי הצוות כי כמו שהם יכולים לדעת בדיוק היכן נמצא הלוויין, לפי השפעת תוצא דופלר על שיגורו, יש ביכולתם לדעת היכן הם נמצאים, אם ידוע להם מיקומו של הלוויין ברגע נתון. מכאן קצרה היתה הדרך לרעיון לוויין הניווט.

ב-1960 הוחל בהקמתה של רשת הניווט הלווייני האמריקנית הראשונה, שנקראה TRANSIT. היא נכנסה לשימוש ב-1964, עם עשרה לוויינים שרק אחד מהם היה יכול לשמש בכל עת לניווט בנקודה נתונה על פני הקרקע, בהסתמך על תוצא דופלר. כיסוי השטח של המערכת היה מלא למדי, אבל היה אפשר להיעזר בה רק כשאחד הלוויינים נמצא מעל האופק, ולפיכך הכיסוי לא היה רצוף מבחינת הזמן; בממוצע, היה אפשר לקלוט אות לוויין אחת ל שעה או יותר. מערכת TRANSIT יצאה משימוש אחרי שנכנסה GPS לפעולה מלאה.

במקביל נמשך פיתוחן של מערכות ניווט המבוססות על שידורים מתחנות קרקעיות, אולם צורכי המלחמה הקרה הבהירו את הצורך במערכת מדויקת יותר, שתאפשר קביעת מקום בכל נקודה שהיא על פני כדור הארץ, בכל זמן. הדבר היה חשוב במיוחד לצוללות הטילים, שעליהן ביססה ארה"ב את ההרתעה הגרעינית שלה. לצורך שיגור מדויק של טיל מצוללת בלב ים, יש לדעת את מקומה ברמת דיוק גבוהה בהרבה ממה שיכלו לספק עזרי הניווט הקונוונציונליים. בדומה לכך, בסוף שנות ה-60 החל פיתוחם של טילים בליסטיים בין-יבשתיים בעלי ראש נפץ מתפצל : אחרי שיגורם, המטען המועיל שלהם מתפצל לכמה ראשי נפץ, שכל אחד מהם מכוון למטרה אחרת. לשם כך צריכים מנגנוני ההנחיה של ראשי הנפץ "לדעת" בדיוק נמרץ היכן הם נמצאים ברגע הפיצול. אלמלא השיקולים הללו של המלחמה הקרה, ספק אם מערכת GPS היקרה והמסועפת היתה נבנית כלל. אולם בשנות ה-60 וה-70, שיקולי ההרתעה הגרעינית גברו על כל שיקול תקציבי.

בתחילת ספטמבר 1973 החליט משרד ההגנה האמריקני (הפנטגון) לפתח את מערכת NAVSTAR לניווט לווייני, שנקראה לאחר מכן NAVSTAR-GPS, וכיום היא ידועה בשם GPS. עוד בעת שהמערכת נמצאה בשלבי פיתוח, התברר לעולם כי טעויות ניווט עלולות להיות יקרות מאוד: מטוס של חברת התעופה של דרום קוריאה שהיה בדרכו מניו יורק לסיאול חדר בשוגג למרחב האווירי של ברית המועצות ב-1 בספטמבר 1983 והופל על ידי מטוסי קרב סובייטיים. 287 בני אדם נהרגו, ביניהם חבר קונגרס אמריקאי, לורנס מקדונלד שמו. בעקבות זאת הכריז הנשיא רונלד רייגן כי מערכת GPS, כשתיכנס לפעולה, תהיה פתוחה גם לשימוש אזרחי לכל באי תבל.

מערכת GPS הושלמה באפריל 1995, ונכנסה לפעולה מיד. בתחילת הדרך, כמתואר לעיל, היה הבדל ניכר בין היבטיה הצבאיים והאזרחיים: מפעיליה בפנטגון שיבשו בכוונה את אותות הערוץ האזרחי על מנת שיספק נתוני ניווט פחות מדויקים מאלה של ערוץ P המקודד, שנועד לשימוש צבאי. אולם ב-2000 הורה הנשיא ביל קלינטון לבטל את השיבוש, והודות לשדרוגים שנוספו בשנים הבאות, כמתואר לעיל, המערכת האזרחית משתווה כיום בכושרה לצבאית. עם זאת ארה"ב שומרת לעצמה את היכולת לשבש את הערוץ האזרחי בכל עת, לפי שיקוליה. מסיבה זו, בעיקר, עוסקות מדינות נוספות בפיתוח מערכות דומות משלהן.

ברית המועצות עמדה על הצורך במערכת ניווט לוויינית בד בבד עם ארה"ב, בשנות השישים והשבעים. בסוף 1976 התקבלה בדרג הפוליטי הגבוה ביותר של ארץ זו החלטה לפתח מערכת שתיקרא GLONASS. ב-1991, בעת התמוטטות המשטר הקומוניסטי, כללה המערכת 12 לוויינים בשני מישורים נטויים לקו המשווה, וסיפקה כיסוי חלקי של פני כדור הארץ. בעקבות התפוררות ברה"מ קיבלה על עצמה הפדרציה הרוסית להמשיך במלאכה, והיא אכן הושלמה בסוף 1995. אבל בתנאים ששררו אז ברוסיה, לא היה ביכולתה של הממשלה לתחזק את המערכת, שאיבדה במהירות את שמישותה. באמצע 2002 היו בה רק שמונה לוויינים פעילים, ויכולתה לשמש כעזר לניווט היתה קרובה לאפס.

כיום, יש בה 23 לוויינים, מהם 17 פעילים, 3 בשלב השמשה, 1 בתחזוקה ו-2 בעתודה. עוד לוויינים נמצאים בהכנה לשיגור. בסך הכול, כיסוי המערכת כמעט מלא, ויש לצפות שתשתווה ל-GPS בכושר פעולתה כבר בתקופה הקרובה. עקרונות הפעולה של GLONASS זהים בדיוק לאלה של GPS, כפי שתוארו לעיל, לרבות השימוש בערוץ צבאי ובערוץ אזרחי.

האיחוד האירופי, בשיתוף עם סוכנות החלל האירופית, עוסק כיום בבניית מערכת משלו, הקרויה על שמו של גלילאו גליליי . ועדת מומחים אימצה ב-1999 את עקרונות המערכת, המיועדת לספק מידע מדויק יותר מזה של GPS או GLONASS, בייחוד במה שנוגע לגובה מעל פני הים, ולשמש כתחליף להן במקרה של עימות פוליטי או צבאי שיניע את ארה"ב או את רוסיה לשבש את הערוצים הלא-מוצפנים של מערכותיהן. הפיקוח על תוכנית גלילאו הוא אזרחי, ובניגוד לשתי המערכות האחרות שתוארו עד כה, המגזר הפרטי ממלא בה תפקיד חשוב. מערכת גלילאו המלאה היתה אמורה לכלול 30 לוויינים, אך נראה שבגלל בעיות תקציב, יהיה עליה להסתפק – לפחות בתחילה – במספר קטן יותר. כיום מתוכנן שיגורם של 22 לוויינים בלבד, החל מסוף שנת 2012.

הרפובליקה העממית של סין החלה בשנת 2000 בביצוע תוכנית ניווט לווייני משלה, בשם Beidu-1. בשונה מכל שאר המערכות, התוכנית מבוססת על לוויינים במסלול ארץ נייח (שגובהו כ-35,000 ק"מ) ולפיכך יש לה צורך במספר קטן יותר של לוויינים. נכון להיום, ארבעת הלוויינים של Beidu-1 מספקים כיסוי חלקי, אך טוב למדי, של אסיה המזרחית.

ב-2003 החליטה סין להצטרף לתוכנית גלילאו האירופית, אך הסתלקה ממנה כעבור שנים אחדות בגלל חילוקי דעות. בעקבות זאת החליטה להרחיב את תוכניתה העצמאית ולבנות את מערכת Beidu-2, הקרויה גם COMPASS. שני הלוויינים הראשונים במערכת זו כבר שיגרו. עם השלמתה, המתוכננת כיום ל-2017, תכלול המערכת 35 לוויינים, מהם 5 במסלול ארץ נייח ו-30 במסלול דומה לזה של לווייני GPS. צפוי שרמת הדיוק של המערכת תהיה גבוהה מאוד, וכיסויה יהיה גלובלי.