Radar thông thường phát hiện lượng mưa bằng cường độ sóng vô tuyến phản xạ. Radar Doppler bổ sung khả năng đo chuyển động. Nó cảm nhận sự thay đổi tần số của tín hiệu phản xạ do các giọt mưa hoặc bông tuyết chuyển động gây ra, cho biết liệu lượng mưa đang đến gần hay đang rút đi.

Thông tin về vận tốc này cho thấy các mô hình gió bên trong các cơn bão. Các nhà khí tượng học có thể xác định sự xoay tròn có thể tạo ra lốc xoáy, phát hiện các ranh giới dòng chảy mạnh và ước tính lượng mưa chính xác hơn. Việc nâng cấp phân cực kép giúp cải thiện hơn nữa khả năng phân biệt giữa mưa, mưa đá và các mục tiêu phi khí tượng.

Các mạng lưới radar Doppler quốc gia cung cấp phạm vi phủ sóng liên tục trên các khu vực rộng lớn. Dữ liệu được hiển thị trên các trang web công cộng và các chương trình truyền hình chỉ trong vài phút. Công nghệ này đã làm giảm đáng kể thời gian cảnh báo trung bình đối với các cơn giông bão và lốc xoáy dữ dội.

Các radar nghiên cứu tiếp tục hoàn thiện kỹ thuật này để thực hiện các phép đo ở quy mô nhỏ hơn nữa.