Podstawowe założenia GOCE Zapewnienie dużej dokładności i rozdzielczości modelu geoidy (lepszej niż 70 km) poprzez wyznaczenie współczynników harmonicznych sferycznych w rozwinięcia potencjału ciężkości w szereg funkcji kulistych aż do 300 stopnia. Satelita oraz system czujników stanowią jedno urządzenie do pomiaru ciężkości – głównym czujnikiem jest sam satelita. Otrzymanie wysokiej dokładności i rozdzielczości modelu poprzez: Ciągłe wyznaczanie trójwymiarowej pozycji satelity, Wybór wyjątkowo niskiej wysokości orbity, by zwiększyć wpływ grawitacji, Ciągła kompensacja wpływu sił nie-grawitacyjnych jak opór atmosfery i ciśnienie światła słonecznego, Użycie gradiometru w celu zwiększenia dokładności pomiaru siły ciężkości.
Instrumenty pomiarowe Satelita GOCE zawiera dwa instrumenty umożliwiające kompletny pomiar pola siły ciężkości: satellite gravity gradient (SGG) - Gradientometr do pomiaru gradientów przyspieszenia, dzięki któremu można uzyskać średnio i krótkofalowy zakres widma pola siły ciężkości satellite-to-satellite (high-low) tracking (hl-SST) - odbiornik GPS/GLONASS do precyzyjnego wyznaczenia pozycji satelity, dzięki któremu uzyskuje się długofalowy zakres widma pola siły ciężkości.