多普勒雷达探测的是相向或相悖驶来的物体表面反射回的信号间频率差。通过测量传输与接收间频率的差异，多普勒雷达可计算出雨水、雪花、冰晶甚至是昆虫经过时空气的流速。因此，多普勒雷达可用于测量风速、风向和暴雨的降雨量。国家气象局已经在全美范围内装配了许多新一代（NEXRAD）多普勒雷达系统，这些雷达在测量龙卷风风速和大暴雨方面尤为有用。