La gravitation est l'une des interactions fondamentales de la physique. La relativité générale, qui décrit bien l'interaction gravitationnelle dans le monde macroscopique où elle joue un rôle dominant, reste une théorie classique incompatible avec les techniques habituelles de la quantification. Les modèles d'unification qui sont très activement développés par les théoriciens, conduisent à des modifications de la théorie qui ont des conséquences observables. Celles-ci peuvent se manifester par exemple par des violations de l’invariance de Lorentz, du principe d'équivalence, de la loi de variation de la force de gravitation avec la distance, ou des variations des constantes fondamentales.

Les tests expérimentaux de la physique fondamentale, poursuivis avec des précisions sans cesse améliorées ou dans de nouveaux domaines de distance, sont un des moyens privilégiés dont disposent les physiciens pour tenter d’atteindre les premières indications de la « nouvelle physique » qui est attendue au-delà du modèle standard. Les expériences dans le système solaire apportent des informations du plus haut intérêt dans ce domaine, tant par leur excellente précision que par le contrôle a priori plus facile de l’environnement réel des expériences. L'espace devient ainsi un laboratoire de prédilection pour des expériences de physique fondamentale.

La fédération « Gravitation et Physique Fondamentale dans l’Espace » coordonée par l’Observatoire de Paris est une structure fédérative regroupant les différents acteurs de ce domaine au niveau national. Le GPhyS s’inscrit dans la suite du groupe de recherche GREX (Gravitation et Expérience) du CNRS qui a rempli cette fonction de 1996 à 2006. Cette nouvelle structure permet la mise en commun des compétences des nombreuses équipes travaillant dans le domaine de la théorie, de l’analyse des données existantes et futures, et de l’expérimentation (lasers stabilisés, horloges atomiques, capteurs inertiels, liens laser et radio, etc…). Le GPhyS est une des axes fléchés par l'Observatoire de Paris pour le quadriennal 2010-2013.