O radar comum deteta a precipitação pela intensidade das ondas de rádio refletidas. O radar Doppler acrescenta a capacidade de medir o movimento. Deteta a mudança de frequência do sinal refletido provocada pelo movimento de gotas de chuva ou flocos de neve, revelando se a precipitação se está a aproximar ou a afastar.

Esta informação de velocidade mostra os padrões de vento dentro das tempestades. Os meteorologistas podem identificar rotações que podem produzir tornados, detetar fortes limites de caudal de saída e estimar as taxas de precipitação com maior precisão. As atualizações de dupla polarização melhoram ainda mais a distinção entre alvos de chuva, granizo e não meteorológicos.

As redes nacionais de radares Doppler proporcionam uma cobertura contínua em grandes áreas. Os dados são disponibilizados nos sites públicos e nas transmissões televisivas em questão de minutos. Esta tecnologia reduziu drasticamente o tempo médio de alerta para tempestades severas e tornados.

Os radares de investigação continuam a melhorar a técnica para medições em escalas ainda mais finas.