雷達發射機產生足夠的電磁能量，經過收發轉換開關傳送給天線。天線將這些電磁能量輻射至大氣中，集中在某一個很窄的方向上形成波束，向前傳播。電磁波遇到波束內的目標后，將沿著各個方向產生反射，其中的一部分電磁能量反射回雷達的方向，被雷達天線獲取。天線獲取的能量經過收發轉換開關送到接收機，形成雷達的回波信號。由于在傳播過程中電磁波會隨著傳播距離而衰減，雷達回波信號非常微弱，幾乎被噪聲所淹沒。接收機放大微弱的回波信號，經過信號處理機處理，提取出包含在回波中的信息，送到顯示器，顯示出目標的距離、方向、速度等。
為了測定目標的距離，雷達準確測量從電磁波發射時刻到接收到回波時刻的延遲時間，這個延遲時間是電磁波從發射機到目標，再由目標返回雷達接收機的傳播時間。根據電磁波的傳播速度，可以確定目標的距離為：S=CT/2
其中S：目標距離
T：電磁波從雷達到目標的往返傳播時間
C：光速
雷達仍是當前用來檢測移動物體最普通方法。雷達英文為RADAR，是Radio Detection And Ranging的縮寫。所有利用雷達波來檢測移動物體速度的原理，其理論基礎皆源自于[多普勒效應]，此原理是在19世紀一位澳地利物理學家所發現的物理現像，后來世人為了紀念他的貢獻，就以他的名字來為該原理命名。
多普勒的理論基礎為時間。波是由頻率及振幅所構成。當無線電波在行進的過程中，碰到物體時會被反射，而且其反射回來的波，其頻率及振幅都會隨著所碰到的物體的移動狀態而改變。若無線電波所碰到的物體是固定不動的，那么所反射回來的無線電波其頻率是不會改變的。然而，若物體是朝著無線電波發射的方向前進時，此時所反射回來的無線電波會被壓縮，因此該電波的率頻會隨之增加；反之，若物體是朝著遠離無線電波方向行進時，則反射回來的無線電波，其頻率則會隨之減小
測速雷達所應用的原理，就是可以檢測到發射出無線電波，及反彈回來的無線電波其間的頻率變化。由這兩個不同頻率的差值，便可以依特定的比例關系，而計算出該波所碰撞到的物體的速度。也許大家還是無法體會什么是[多普勒效應]，但每個人在日常生活中應該都有聽過[多普勒效應]。例如：當火車鳴笛或救護車的警報聲一直朝著你接近時，會發現聲音會一直在變化，這就是所謂的[多普勒效應]，此例子是生活中最常見的例子，因為當聲波一直朝著你接近時，該聲波的頻率會一直增加，所以聽到的聲音才會一直變。這跟測速雷達所用到的原理是一樣的，只不過測速雷達所使用的不是聲波，而是無線電波。
由于測速雷達總是檢測到一個較強的反射電波后，才計算出該移動物體（車子）的速度；而通常體積較大的物體其反射的電波也較強，離發射電波較近的物體，其所反射的電波也會較強。根據這個原理，若有兩輛大小相同的車子，同樣都是超速時，測速雷達只會檢測到開在較前面車子的速度；若有一輛未超速的大卡車開在前方，而另一輛已超速的小客車開在后方時，測速雷達是無法檢測出該小客車已超速，除非該小客車已經超越了大卡車而繼續超速
