เครือข่ายอวกาศห้วงลึกประกอบด้วยสถานีสื่อสารทั้งสามแห่งกระจายอยู่ทั่วพื้นโลก ซึ่งได้แก่

• สถานีสื่อสารอวกาศห้วงลีกโกลด์สโตน (Goldstone Deep Space Communications Complex) (พิกัดภูมิศาสตร์ 35°25′36″N 116°53′24″W / 35.42667°N 116.89000°W / 35.42667; -116.89000 (Goldstone)) ตั้งอยู่นอกเมืองบาร์สโตว์ รัฐแคลิฟอร์เนีย สหรัฐอเมริกา
• สถานีสื่อสารอวกาศห้วงลึกมาดริด (Madrid Deep Space Communications Complex) (พิกัดภูมิศาสตร์ 40°25′53″N 4°14′53″W / 40.43139°N 4.24806°W / 40.43139; -4.24806 (Madrid)) 60 กิโลเมตรทางตะวันออกของกรุงมาดริด ประเทศสเปน
• สถานีสื่อสารอวกาศห้วงลึกแคนเบอร์รา (Canberra Deep Space Communication Complex) (พิกัดภูมิศาสตร์ 35°24′05″S 148°58′54″E / 35.40139°S 148.98167°E / -35.40139; 148.98167 (Canberra)) ใกล้กับเขตสงวนธรรมชาติทิดบินบิลลา (Tidbinbilla Nature Reserve) ทางตะวันออกเฉียงเหนือของกรุงแคนเบอร์รา ในเขตออสเตรเลียนแคพิทอลเทร์ริทอรี (ACT) ประเทศออสเตรเลีย

โดยสถานีสื่อสารทั้งสามแห่งตั้งอยู่ห่างกันประมาณ 120 องศาของลองจิจูด เพื่อให้สามารถสื่อสารกับยานอวกาศได้ตลอดเวลาแม้ว่าโลกจะหมุนตัวไปก็ตาม โดยการส่งสัญญาณวิทยุจากสถานีแห่งหนึ่งไปยังสถานีอีกแห่งหนึ่ง[3][4] โดยแต่ละสถานีจะตั้งอยู่บนภูมิประเทศลักษณะล้อมรอบด้วยเทือกเขา ซึ่งจะช่วยป้องกันการรบกวนจากสัญญาณวิทยุ[5]

สถานีสื่อสารแต่ละแห่งจะประกอบไปด้วยสถานีย่อยอย่างน้อย 4 แห่ง สถานีแต่ละแห่งจะประกอบไปด้วยจานสายอากาศขนาด 11, 26, 34 และ 70 เมตร โดยจานสายอากาศขนาด 34 และ 70 เมตรจะใช้สำหรับการรับสัญญาณและการส่งคำสั่งไปยังยานอวกาศ ผ่านระบบประมวลผลสัญญาณส่วนกลาง จานสายอากาศในสถานีเดียวกันสามารถทำงานร่วมกันได้ หรือแม้กระทั่งทำงานร่วมกับจานสายอากาศจากภายนอกได้ เช่น จานสายอากาศขนาด 70 เมตรในสถานีแคนเบอร์ราสามารถทำงานร่วมกับกล้องโทรทรรศน์วิทยุพาร์กส์ (Parkes Observatory) ในออสเตรเลียได้ และจานสายอากาศขนาด 70 เมตรในสถานีโกลด์สโตนสามารถทำงานร่วมกับกล้องโทรทรรศน์วิทยุเวอร์รีลาร์จอาร์เรย์ (Karl G. Jansky Very Large Array) ในรัฐนิวเม็กซิโกได้[6]

ศูนย์ควบคุมการปฏิบัติการ

เครือข่ายจานสายอากาศจากทั้ง 3 สถานีทั่วโลกจะสื่อสารโดยตรงกับศูนย์ปฏิบัติการเครือข่ายอวกาศห้วงลึก (Deep Space Operations Center) ซึ่งตั้งอยู่อาคารศูนย์ควบคุมของห้องปฏิบัติการแรงขับเคลื่อนไอพ่น (JPL) ในเมืองแพซาดีนา รัฐแคลิฟอร์เนีย

ในช่วงเริ่มต้น ไม่มีศูนย์ควบคุมการปฏิบัติการที่แน่ชัด ยังคงเป็นเพียงห้องทำงานขนาดใหญ่ที่ตั้งอยู่ใกล้เครื่องคอมพิวเตอร์ในการทำหน้าที่คำนวณวิถีโครจร ต่อไปในเดือนกรกฎาคม 1961 ทางนาซาได้เริ่มก่อสร้างอาคารสำนักงานถาวรคืออาคารศูนย์ควบคุมปฏิบัติการการบินอวกาศของเจพีแอล (Space Flight Operations Facility, SFOF) และเปิดใช้งานเมื่อ 14 พฤษภาคม 1964 โดยช่วงแรกศูนย์ควบคุมนี้ประกอบด้วยเครื่องควบคุมจำนวน 31 เครื่อง จอภาพกล้องวงจรปิดเพียง 100 จอ และจอทีวีแสดงผลจำนวน 200 จอเพื่อใช้สำหรับการสนับสนุนภารกิจยานสำรวจเรนเจอร์ 6 ยานเรนเจอร์ 9 และยานมาริเนอร์ 4 เท่านั้น[7]

ปัจจุบัน ปฏิบัติการทั้งหมดของเครือข่ายจะทำจากอาคารศูนย์ควบคุมปฏิบัติการ (SFOF) แห่งนี้ โดยทำหน้าที่คอยจับตาดูค่าโทรมาตรต่างๆ ของยานอวกาศ และส่งต่อข้อมูลเหล่านั้นไปยังผู้ใช้หรือหน่วยงานอื่นๆ นอกจากยังทำหน้าที่เชื่อมต่อสัญญาณระหว่างยานอวกาศไปยังศูนย์ควบคุมภารกิจต่างๆ ในสหรัฐ รวมถึงหน่วยงานและนักวิทยาศาสตร์ในต่างประเทศ[8]