Radar samolotu działa poprzez transmisję fal radiowych w postaci impulsów, a następnie odbieranie echa odbijającego się od obiektów w otoczeniu, w tym od innych statków powietrznych. System radarowy na pokładzie samolotu zazwyczaj zawiera nadajnik generujący krótkie impulsy energii o częstotliwości radiowej, które są emitowane do otaczającej przestrzeni powietrznej przez antenę. Impulsy te przemieszczają się na zewnątrz z prędkością światła, a po napotkaniu obiektów takich jak inne samoloty, ptaki lub teren część energii odbija się z powrotem w stronę samolotu.
Radar może wykrywać latające samoloty, analizując czas i siłę echa, które powracają do odbiornika samolotu po odbiciu się od pobliskich obiektów. Kiedy impulsy radarowe uderzają w cel w powietrzu, taki jak inny samolot, część energii jest odbijana z powrotem do transmisyjnego statku powietrznego. Odbiornik radarowy statku powietrznego wykrywa te odbite sygnały i mierząc czas potrzebny na powrót sygnałów i analizując ich charakterystykę (np. przesunięcie Dopplera), system radarowy może określić obecność, odległość i prędkość względną statku powietrznego z wykrytą prędkością.
Zasięg radaru samolotu różni się w zależności od takich czynników, jak moc nadajnika radarowego, konstrukcja systemu antenowego i warunki atmosferyczne. Zazwyczaj nowoczesne systemy radarowe statków powietrznych mogą wykrywać inne statki powietrzne w odległościach od dziesiątek do setek kilometrów. Efektywny zasięg zależy również od wielkości i wysokości docelowego statku powietrznego, ponieważ większe i wyższe samoloty są zazwyczaj łatwiejsze do wykrycia na dłuższych dystansach ze względu na ich większy przekrój poprzeczny radaru (RCS). Na zasięg radaru mogą mieć również wpływ warunki pogodowe, ukształtowanie terenu i przeszkody, które mogą osłabiać lub odbijać sygnały radarowe.