导航星座构型设计主要是对星座的几何构型参数的优化和确定，包括卫星数目、轨道平面数、平面内的卫星数、每颗卫星的轨道倾角、轨道高度、轨道偏心率等。

常用的导航星座包括极/近极轨道星座、倾斜圆轨道星座、赤道轨道星座等。例如美国的子午仪卫星导航系统采用的是极/近极轨道星座，日本的准天顶卫星导航系统采用的是赤道轨道星座，俄罗斯的格洛纳斯系统采用的是倾斜圆轨道星座。应用最广泛的倾斜圆轨道星座为沃克（Walker）的德尔塔（Delta）星座。沃克德尔塔星座的表达式为：i:t/p/f。式中i为轨道倾角；t为星座卫星总数；p为轨道平面数量；f为相位因子；取值范围为1～p-1；相位因子确定了相邻轨道面对应卫星的真近点角差值（单位：度）为：f*360/t。例如，伽利略卫星导航系统（Galileo）采用的是56:27/3/1沃克德尔塔星座，这表明共有27颗卫星分布在3个倾角为56度的轨道面上，并平分赤道面，1表示9颗卫星在轨道内是均匀分布的。

如果在一个卫星星座中，有卫星的轨道具有相同的半长轴、偏心率以及近地点角距，相对于参考平面有相同的倾角，每个轨道平面有相同数量且分布均匀的卫星，这样的星座称为同构星座，而由多种轨道卫星组成的星座称为异构星座，通常也称为混合星座。全球定位系统、伽利略系统等的卫星星座采用了沃克的德尔塔星座，属于同构星座；而北斗卫星星座属于异构星座，它包含地球静止轨道、倾斜地球同步轨道和中圆地球轨道等三类卫星。

根据覆盖区域的不同星座可分为全球覆盖、纬度带覆盖和区域覆盖星座，严格意义上的全球覆盖星座指的是覆盖范围为经度-180°至180°，纬度-90°至90°的星座，而通常情况下将覆盖范围经度-180°至180°，纬度-λ至λ（λ＞60°，即地球人口主要分布地区）的星座也称为全球覆盖星座。区域覆盖星座指的是经度范围小于360度的区域。

导航星座设计是星座部署和运行的前提，一个合理的星座设计方案不仅能够实现整体性能的最优，达到各方面的综合平衡，同时能够使系统具有较好的协同工作和长期稳定运行的能力，并有效减少星座整个阶段的任务代价。