Le radar classique détecte les précipitations grâce à l'intensité des ondes radio renvoyées. Le radar Doppler, quant à lui, permet en plus de mesurer le mouvement. Il détecte le décalage de fréquence du signal renvoyé par le déplacement des gouttes de pluie ou des flocons de neige, indiquant ainsi si les précipitations approchent ou s'éloignent.

Ces données de vitesse révèlent les régimes de vent à l'intérieur des orages. Les météorologues peuvent ainsi identifier les rotations susceptibles de produire des tornades, détecter les zones de forte turbulence et estimer plus précisément les intensités de précipitations. Les améliorations apportées à la double polarisation permettent d'affiner encore la distinction entre la pluie, la grêle et les objets non météorologiques.

Les réseaux nationaux de radars Doppler assurent une couverture continue de vastes zones. Les données sont diffusées en quelques minutes sur les sites web publics et à la télévision. Cette technologie a permis de réduire considérablement le délai d'alerte moyen pour les orages violents et les tornades.

Les radars de recherche continuent de perfectionner la technique pour des mesures encore plus précises.