普通雷達透過測量返回無線電波的強度來探測降水。多普勒雷達則增加了測量運動的能力。它能感知由雨滴或雪花運動引起的返回訊號的頻率偏移，從而判斷降水是正在接近還是正在消退。

這些速度資訊顯示了風暴內部的風型。氣象學家可以識別可能產生龍捲風的旋轉氣流，探測強烈的流出邊界，並更準確地估算降雨量。雙極化技術的升級進一步提高了對雨、冰雹和非氣象目標的區分能力。

全國多普勒雷達網路可對大片區域進行持續監測。數據會在幾分鐘內出現在公共網站和電視廣播中。這項技術已大幅縮短了強烈雷暴和龍捲風的平均預警時間。

研究雷達不斷改進技術，以實現更精細的測量。