Gewone radar detecteert neerslag aan de hand van de sterkte van de teruggekaatste radiogolven. Dopplerradar voegt daar de mogelijkheid aan toe om beweging te meten. Het detecteert de frequentieverschuiving van het teruggekaatste signaal, veroorzaakt door bewegende regendruppels of sneeuwvlokken, en onthult zo of neerslag nadert of zich verwijdert.

Deze snelheidsinformatie toont windpatronen binnen onweersbuien. Meteorologen kunnen rotatie herkennen die mogelijk tornado's veroorzaakt, sterke uitstroomgrenzen detecteren en de neerslagintensiteit nauwkeuriger inschatten. Upgrades met dubbele polarisatie verbeteren de differentiatie tussen regen, hagel en niet-meteorologische objecten verder.

Nationale netwerken van Doppler-radars bieden continue dekking over grote gebieden. Gegevens verschijnen binnen enkele minuten op openbare websites en in televisie-uitzendingen. Deze technologie heeft de gemiddelde waarschuwingstijd voor zware onweersbuien en tornado's aanzienlijk verkort.

Onderzoeksradars blijven de techniek verfijnen voor metingen op nog fijnere schaal.