Gewisse Anwendungsszenarien und Kommunikationsprotokolle erfordern, dass ein Sensorknoten seinen eigenen Standort (Ortsbestimmung) oder die Ursprungsorte gemessener Signale bestimmen kann (Ortung). Da beide Fragestellungen in anderen Gebieten wie Navigation und Astrophysik bereits seit Jahrhunderten behandelt werden, gibt es heute eine Vielzahl an Verfahren für die unterschiedlichsten Ausgangsbedingungen. Es ist jedoch zu prüfen, welche Verfahren mit der begrenzten Technik der Sensornetze umsetzbar sind und wie die anfallende Arbeit sinnvoll auf die Knoten des Netzes verteilt wird. So ist beispielsweise die verbreitete Satellitenortsbestimmung per Global Positioning System (GPS) für Sensorknoten ungeeignet, da die notwendigen technischen Bauteile zu groß, schwer und teuer sind.
Gibt es mindestens zwei Sensorknoten in einem Sensornetz, die ihre eigene Position in absoluten geografischen Koordinaten kennen, und ist es möglich, die Entfernung zweier Sensorknoten zueinander abzumessen, so kann im Allgemeinen jeder Knoten des Netzes seine Position im geografischen Koordinatensystem bestimmen. Die Idee dabei ist, dass zunächst jeder Sensorknoten ein persönliches Koordinatensystem aufstellt, mit sich selbst im Ursprung und zwei benachbarten Knoten als Richtungsweiser für die x- und y-Koordinatenachsen. Durch Methoden wie Triangulation ordnet jeder Knoten alle gehörten Nachbarn in sein persönliches System ein. Danach werden die Einzelsysteme durch Drehung und Verschiebung zu einem Gesamtkoordinatensystem zusammengeführt. Ist das Netz spärlich besetzt oder ungünstig angeordnet, so bleibt die Ortsbestimmung ungenau.
Können keine zwei Knoten ihre absolute Position bestimmen oder können Entfernungen nicht abgeschätzt werden, so bleibt die Ortsbestimmung unvollständig oder ungenau. Kennt beispielsweise überhaupt kein Sensorknoten seine absoluten Koordinaten, so kann das Sensornetz zwar unter Umständen geografisch korrekt abgebildet, aber nicht in den größeren Zusammenhang der Weltkoordinaten gestellt werden. Fehlt andererseits die Möglichkeit der Entfernungsmessung, so fallen Triangulation und ähnliche Verfahren weg und die Positionen können nur noch als Schnittflächen mehrerer Senderadien erahnt werden. Sind beide Ausgangsbedingungen nicht erfüllt, so kann die Netztopologie nur noch abstrakt als Graph oder eine gleichwertige Repräsentation (wie z.B. als Adjazenzmatrix oder Inzidenzmatrix) abgebildet werden.
Ein vergleichsweise junger Ansatz ist die Ortsbestimmung durch Fingerabdrücke (engl. fingerprints). Dabei erstellt ein Knoten durch Abhören des Funkkanals ein „Fingerabdruck“ genanntes Profil des Hintergrundrauschens. Das Hintergrundrauschen wird von der Umgebung beeinflusst, z. B. nahen elektrischen Leitungen oder Wänden, an denen Funkwellen reflektiert werden, und unterscheidet sich dadurch von Ort zu Ort. Durch Abgleich mit einer Fingerabdruckdatenbank kann ein Sensorknoten seine eigene Position abschätzen. Bei diesem Ansatz sind Vorwissen über das Einsatzgebiet oder ein zusätzliches Hilfssystem nötig.
Um den Ursprung eines gemessenen Signals eindeutig orten zu können, muss das Signal von mindestens drei Sensorknoten empfangen worden sein. Aus den unterschiedlichen Signallaufzeiten zu den Sensorknoten kann über Hyperbelortung der Signalursprung exakt bestimmt werden. Wird das Signal nur von zwei Sensorknoten oder weniger empfangen, ist keine eindeutige Ortung möglich und der Ursprung kann nur durch Schnitt der Senderadien bzw. den Senderadius alleine eingegrenzt werden