يكشف الرادار العادي عن الهطول من خلال قوة الموجات الراديوية المرتدة. أما رادار دوبلر فيضيف القدرة على قياس الحركة، إذ يستشعر تغير تردد الإشارة المرتدة الناتج عن حركة قطرات المطر أو رقاقات الثلج، مما يكشف ما إذا كان الهطول يقترب أم يتراجع.

تُظهر معلومات السرعة هذه أنماط الرياح داخل العواصف. يستطيع خبراء الأرصاد الجوية تحديد الدوران الذي قد يُنتج أعاصير قمعية، واكتشاف حدود التدفق الخارجي القوي، وتقدير معدلات هطول الأمطار بدقة أكبر. كما تُحسّن ترقيات الاستقطاب المزدوج التمييز بين المطر والبرد والأهداف غير المتعلقة بالأرصاد الجوية.

توفر الشبكات الوطنية لرادارات دوبلر تغطية مستمرة لمساحات واسعة. وتظهر البيانات على المواقع الإلكترونية العامة والبث التلفزيوني في غضون دقائق. وقد ساهمت هذه التقنية بشكل كبير في تقليص متوسط ​​وقت الإنذار بالعواصف الرعدية الشديدة والأعاصير.

تواصل أجهزة الرادار البحثية تحسين هذه التقنية لإجراء قياسات أدق.