El radar convencional detecta la precipitación mediante la intensidad de las ondas de radio reflejadas. El radar Doppler añade la capacidad de medir el movimiento. Detecta el cambio de frecuencia de la señal reflejada causado por el movimiento de las gotas de lluvia o los copos de nieve, lo que permite saber si la precipitación se acerca o se aleja.

Esta información de velocidad muestra los patrones de viento dentro de las tormentas. Los meteorólogos pueden identificar rotaciones que podrían producir tornados, detectar fuertes corrientes de salida y estimar las tasas de precipitación con mayor precisión. Las mejoras en la polarización dual optimizan aún más la distinción entre lluvia, granizo y fenómenos no meteorológicos.

Las redes nacionales de radares Doppler proporcionan cobertura continua en amplias zonas. Los datos aparecen en sitios web públicos y transmisiones televisivas en cuestión de minutos. Esta tecnología ha reducido drásticamente el tiempo promedio de alerta ante tormentas severas y tornados.

Los radares de investigación continúan perfeccionando la técnica para realizar mediciones a una escala aún más fina.