Herkömmliche Wetterradare senden elektromagnetische Impulse aus. Wenn diese elektromagnetischen Wellen auf ein meteorologisches Signal (z. B.: Regen, Hagel, Schnee, usw.) treffen, dann wird ein Teil des Signals wieder zurück gestreut und trifft dabei auf die Antenne des Radars, die das Echo empfängt. Mithilfe der Übertragungszeit kann dann die Position des Niederschlagsteilchens berechnet werden.
In der modernen Meteorologie werden immer häufiger dual-polarisierte Wetterradare eingesetzt. Das heißt, dass neben einer elektromagnetischen Welle, eine zweite elektromagnetische Welle ausgesandt wird. Dabei ist diese nicht nur horizontal ausgerichtet wie bei herkömmlichen Radaren, sondern der zweite Impuls ist eine vertikal orientierte Welle. Damit lassen sich Rückschlüsse auf die Art des Niederschlags ziehen.
Regentropfen haben beim Fallen gen Boden eine gestauchte Form, was bedeutet, dass sie eine geringere vertikale Ausdehnung haben als eine horizontale. Je größer der Regentropfen ist, desto stärker ist diese Stauchung. Damit werden Phasenverschiebungen in den elektromagnetischen Impulsen verursachten. Mithilfe dieser Differenz zwischen vertikal und horizontal polarisiertem Impuls lässt sich unter anderem die Form des Niederschlags ableiten. Auch weitere Eigenschaften lassen sich aus dieser Vorgehensweise ableiten. Unter anderen kann Hagel in Gewitterzellen detektiert werden. Häufig lassen sich auch Aufwinde in Gewittern aus den Messungen ableiten, die es ermöglichen eine Intensivierung oder eine Abschwächung von Gewittern vorhersagen zu können.
Aber auch andere wichtige meteorologische Wetterphänomene können mithilfe des modernen Wetterradars erkannt werden. Zum einen produzieren Eispartikel aus höheren Schichten auf ihrem Weg zum Boden, wenn sie den Schmelzbereich durchlaufen, einen erhöhten Wert in der Niederschlagsmessung. Dies kann mithilfe von Wetterradaren erkannt werden, woraus sich Rückschlüsse auf die Höhe der 0-Grad-Schicht ermitteln lassen.