Radar dokładnie wykrywa obiekty poprzez transmisję fal elektromagnetycznych, zwykle w postaci krótkich impulsów lub fal ciągłych, z anteny. Fale te przemieszczają się w przestrzeni, dopóki nie napotkają obiektów na swojej drodze. Po uderzeniu w obiekt część energii radaru odbija się z powrotem do anteny radaru w postaci echa. Następnie odbiornik systemu radarowego wychwytuje i przetwarza te echa. Analizując czas potrzebny impulsom radarowym na dotarcie do obiektu i powrót (tzw. czas lotu), radar oblicza odległość do obiektu. Proces ten obejmuje precyzyjne mechanizmy pomiaru czasu i techniki przetwarzania sygnału, które umożliwiają radarowi określanie odległości z dużą dokładnością, nawet w przypadku rozróżnienia wielu obiektów w jego polu widzenia.
Radar wykrywa obiekty na zasadzie echa. Kiedy fale radarowe napotykają obiekt, odbijają się od jego powierzchni we wszystkich kierunkach, w tym w kierunku nadajnika/odbiornika radaru. Opór odbitego echa zależy od rozmiaru, kształtu, składu materiału obiektu i orientacji względem wiązki radaru. Systemy radarowe zaprojektowano tak, aby wykrywały słabe echa w hałasie i zakłóceniach tła, przy użyciu czułych odbiorników i wyrafinowanych algorytmów przetwarzania sygnału. Na przykład radar dopplerowski nie tylko wykrywa echa, ale także mierzy przesunięcie częstotliwości spowodowane przez poruszające się obiekty, dostarczając dodatkowych informacji o ich prędkości i kierunku ruchu.
Aby określić odległość do obiektu, radar opiera się na pomiarze opóźnienia między transmisją impulsu a odebraniem jego echa. Opóźnienie to bezpośrednio odpowiada odległości przebytej przez impuls radarowy do obiektu i z powrotem. Systemy radarowe wykorzystują precyzyjne mechanizmy pomiaru czasu, często zsynchronizowane z przesyłanymi impulsami, aby dokładnie mierzyć te odstępy czasu. Znając prędkość światła, radar oblicza odległość do obiektu ze wzoru: odległość = (opóźnienie × prędkość światła) / 2. Ta prosta zasada stanowi podstawę wariacji radaru, umożliwiając precyzyjny pomiar odległości w zakresie od metrów do metrów do setek kilometrów, w zależności od konstrukcji radaru i parametrów eksploatacyjnych.