Il termine Radar fu coniato nel 1941 ed è l'acronimo della frase inglese radio detection and ranging, e come dice il nome è un sistema che usa le onde radio per rilevare la distanza, la posizione e la velocità di oggetti:
storicamente la prima applicazione (e a tutt'oggi la più importante) è il rilevamento di posizione, rotta e successivamente la velocità di aerei e navi.
Nel tempo il principio fondamentale è stato applicato anche al telerilevamento, e sono stati costruiti radar meteorologici in grado di rilevare con precisione non solo pioggia, grandine e altre precipitazioni, ma perfino direzione e forza dei venti.
Il componente fondamentale di ogni radar è una base dei tempi, un dispositivo simile a un orologio che permette di misurare intervalli di tempo in modo molto preciso.
A determinati intervalli regolari, un trasmettitore emette un impulso a radiofrequenza, che viene trasmesso nello spazio tramite una antenna fortemente direzionale (almeno nel piano parallelo al suolo, il cosiddetto piano degli azimuth).
Misurando il tempo che intercorre tra la trasmissione dell'impulso ed il ritorno dell'eco è possibile dire a che distanza si trova il bersaglio, visto che la velocità a cui si propaga l'impulso è nota ed è pari alla velocità della luce.
Il tempo di commutazione dell'antenna deve essere ovviamente il più piccolo possibile, tuttavia è la durata dell'impulso trasmesso che determina la distanza minima a cui il radar può rilevare oggetti.
Gli intervalli di emissione del trasmettitore determinano la cosiddetta portata strumentale, cioè la distanza massima a cui un determinato modello di radar può rilevare oggetti.
La reale distanza alla quale è possibile rilevare bersagli è in realtà legata, tramite l'equazione del radar (vedi oltre), alle potenze in gioco ed a tutta un'altra serie di fattori quali la rumorosità intrinseca del ricevitore, la sua sensibilità nonché all'ambiente che disturba la ricezione con il fenomeno del clutter.
I dati combinati dell'orientamento dell'antenna all'atto dell'emissione dell'impulso e del tempo di eco del segnale forniscono la posizione di un oggetto nel campo di rilevamento del radar;
la differenza fra due rilevamenti successivi (o lo spostamento doppler in un singolo rilevamento, nei modelli più recenti) determina velocità e direzione del moto dell'oggetto rilevato.
Sullo stesso principio applicato in modo diverso (antenna che si muove verticalmente) si basano i radar di scoperta aerea, mentre i radar per sistemi di guida missili sono quasi sempre radar doppler in grado di discriminare, dallo spostamento di frequenza dell'eco, i bersagli in movimento dal terreno.
Nell'aviazione di oggi gli aerei sono dotati di transponder, cioè di un sistema radio che 'sente' l'impulso radio in arrivo ed emette un brevissimo impulso che contiene, codificata, una sigla caratteristica dell'aereo assegnata dal controllore del traffico aereo.
Oltre alla sigla di identificazione i transponder sono in grado di comunicare al radar (che nel caso civile quindi si comporta in pratica da sistema di comunicazione) la quota barometrica e nei modelli più recenti persino la posizione GPS.
Il primo ad usare le onde radio per segnalare 'la presenza di oggetti metallici distanti' fu Christian Hülsmeyer, che nel 1904 dimostrò la fattibilità di rilevare la presenza di una nave nella nebbia, ma non la sua distanza.
Nel 1922 Guglielmo Marconi avanzò l'idea di un radiotelemetro per localizzare a distanza mezzi mobili e nel 1933 in un incontro riservato ne propose la realizzazione a un gruppo di militari italiani tra i quali il col. Luigi Sacco;
quest'ultimo, convinto della validità e dell'importanza dell'idea, la affidò all'ing. Ugo Tiberio, un giovane e brillante ufficiale che negli anni seguenti portò avanti le ricerche e realizzò diversi prototipi, ma non ottenne le risorse e i fondi necessari per arrivare a un sistema radar operativo;
i vertici della Marina non credettero fino in fondo al progetto di Tiberio e solo dopo la disfatta di capo Matapan, dovuta anche all'uso del radar da parte degli inglesi, la ricerca sul radiotelemetro ebbe finalmente i fondi necessari per realizzare i primi radar italiani denominati GUFO e FOLAGA.
Nel dopo-guerra l'uso del radar è stato utilizzato per il controllo del traffico aereo civile, controllo meteorologico e controllo delle velocità automobilistiche.
La formula mostra come la potenza dell'onda riflessa diminuisce con la quarta potenza della distanza, quindi l'entità del segnale ricevuto è veramente esigua, a fronte di una potenza trasmessa tipicamente elevata.
I nomi delle bande delle frequenze operative hanno avuto origine in alcuni casi da nomi in codice in uso durante la Seconda Guerra Mondiale e sono ancora in uso sia negli ambienti civili sia in quelli militari in tutto il mondo.
Gli altri utenti dello spettro di frequenze radio, come la trasmissione e le contromisure elettroniche (ECM), hanno invece sostituito le designazioni provenienti dagli ambienti militari con propri sistemi.
Tra le prime tecniche impiegate storicamente, vi fu l'emissione di «false eco» da parte del veicolo attaccante, cioè l'emissione di impulsi radio della stessa frequenza e fase ma anticipati, in modo da far sembrare il veicolo più grande e vicino di quanto non fosse;
I radar militari di oggi non sono più vulnerabili a tecniche 'ingenue' come quella descritta, perché adottano sistemi di protezione detti in inglese Electronic Protection (EP) o con precedente terminologia ECCM - Electronic Counter Countermeasures - e EPM - Electronic Protective Measures.
Tra questi la trasmissione con salti di frequenza (in inglese frequency-hopping) o le tecniche di marcatura dell'impulso, per riconoscere meglio gli echi corretti da quelli contraffatti.