Le VLBI mesure la différence de l'heure d'arrivée en deux stations de signaux radio d'un quasar. Le réseau VLBI mondial comporte des bases de longueurs allant de quelques centaines à quelques milliers de kilomètres. La précision des observations augmente avec la distance entre deux stations. Les sessions d'observations impliquent généralement entre 6 et 21 bases et comportent plusieurs dizaines de sources réparties sur le ciel, sur une durée de 24 heures. Un programme spécial de session courtes journalières permet de déterminer les variations rapides du temps universel. A ce jour, les coordonnées géocentriques ont été mesurées pour à peu près 120 sites équipés de stations d'observation fixes ou à l'occasion de campagnes avec des stations mobiles. Plus de la moitié de ces sites ont une histoire observationnelle suffisamment longue pour une estimation fiable de leur vitesse tridimensionnelle. De même les coordonnées célestes sont été déterminées pour plus de 600 sources radio extragalactiques pour la maintenance de l'ICRS. Le VLBI est la seule technique capable de mesurer toutes les composantes de l'orientation terrestre d'une manière journalière et exacte. Actuellement les déterminations VLBI en ce qui conerne la rotation de la Tere sont précise à +/- 0,2 millisecondes de degré.