За допомогою приймача, розташованого на борті об'єкта, визначають різниця часу прийому сигналів від передавачів двох опорних станцій: А и В. Станцію А називають ведучої, тому що за допомогою її сигналів здійснюється синхронізація роботи відомої станції В. Вимір різниці відстаней, пропорційної тимчасовому зрушенню сигналів від станції А и В, дозволяє знайти лише поверхня положення, що відповідає цієї різниці і має форму гіперболоїда. Якщо об'єкт, як і станції А і В розташовані на поверхні Землі, то вимір DD = DB – DA дозволяє одержати лінію положення на земній поверхні у виді гіперболи з фокусами в крапках розташування станцій А я В. Відстань між станціями називають базою. Для заданої бази сімейство гіпербол наносять на карту заздалегідь і оцифровують. Однак однієї пари станцій дозволяє визначити лише лінію положення, на якій розташований об'єкт. Для перебування його місця розташування необхідна друга пара станцій (рис. 33), база якої d2 повинна бути розташована під кутом до бази першої пари. Звичайно ведуча станція А є загальної і синхронізує роботу обох відомих станцій У1 і В2. Сітка ліній положення такої системи утвориться двома сімействами пересічних гіпербол, що дозволяють знайти місце розташування об'єкта.
Точність різницево-дальномірної системи вище точності кутомірної і наближається до точності дальномірної. Але основною її перевагою є необмежена пропускна здатність, тому що наземні станції можуть обслуговувати необмежене число ПІ, що знаходяться в межах дальності дії системи, оскільки на борті об'єкта, що визначається, немає необхідності мати передавач, як у дальномірній системі. Варто помітити, що асимптотами гіпербол є прямі лінії, що проходять через центр бази кожної пари станцій системи. Таким чином, на відстанях, у кілька разів перевищуючих довжину бази, лінії положення вироджуються в прямі, у результаті чого різницево-дальномірна система може бути використана як кутомірна.
У залежності від видів сигналів наземних станцій і методу виміру тимчасового зрушення сигналів прийнятих ПІ розрізняють імпульсні, фазові й імпульсно-фазові різницево-дальномірні РНС.
Принцип імпульсної різницево-дальномірної системи був запропонований радянським інженером Э. М. Рубчинскім у 1938 р., але широке поширення такі системи одержали лише до кінця другої світової війни, коли були розроблені методи точного виміру тимчасового положення імпульсів. Перша фазова різницево-дальномірна система (фазовий зонд) була створена в СРСР у 1938 р. Надалі цей принцип був використаний у системах «Декка», «Координатор» і ін.
