Źródłem fal radiowych jest nadajnik. W nim są formowane impulsy sondujące - "paczki" sygnału wielkiej częstotliwości. Energia jest wypromieniowywana przez antenę, tak ukształtowaną, aby nadać wiązce pożądaną charakterystykę kierunkową. W przypadku radarów obserwacji okrężnej wiązka nadawcza musi być wąska i wysoka - jak pionowo postawiona kartka papieru.
Antena radaru impulsowego jest wspólna dla nadajnika i odbiornika - po nadaniu impulsu sondującego czeka na jego powrót. Anteny radarów mogą być różnej konstrukcji: paraboliczne, szczelinowe lub najnowocześniejsze - tzw. sieci fazowane. W radarach obserwacji okrężnej najczęściej spotyka się anteny paraboliczne.
O zakresie kierunków obserwacji decyduje ruch anteny, więc antena stacji radiolokacyjnej obserwacji okrężnej wykonuje pełne obroty. Prędkość obrotów dobiera się do zastosowania: radar kontroli obszaru obraca się dość wolno (około 6 obrotów na minutę) ponieważ ważna jest dokładność na maksymalnym zasięgu, natomiast czas aktualizacji danych ma drugorzędne znaczenie. Anteny radarów trasowych obracają się 10 razy na minutę, a radarów kontroli zbliżania 15 do 16 razy na minutę. Szybciej kręcą antenami radary kontroli lotniska (60 obr/min.) i wojskowe radary do wykrywania celów lecących nisko i szybko.

Odbiornik radaru ma za zadanie odfiltrować odbierane sygnały dla wydobycia z nich echa impulsu sondującego i wzmocnić je. Na tym etapie odbywa się podstawowa obróbka sygnału. Najistotniejsze jest tłumienie ech stałych, czyli odbić od przedmiotów nie poruszających się względem anteny, albo poruszających się zbyt wolno jak na obiekt zainteresowania. Są to obiekty terenowe, ptaki, chmury itp. Tłumienie ech stałych (TES albo MTI - Moving Target Indication) odbywa się przez wykorzystanie efektu Dopplera, czyli zmiany częstotliwości sygnałów odbitych w przypadku, gdy obiekt się zbliża lub oddala. Radary z układami TES nazywamy dopplerowskimi. Nowoczesne konstrukcje posiadają dodatkowo specjalny kanał odbiornika, przeznaczony tylko dla obrazu zjawisk meteorologicznych, tzw. kanał pogodowy.
Sygnały odbite od obiektów nieruchomych nie zawsze są niepożądane; na przykład chmury i fronty burzowe. Także statki powietrzne poruszające się po okręgu wyznaczonym stałą odległością od radaru (zostaną wycięte przez TES bo nie wykazują dopplerowskiego przesunięcia częstotliwości). Dlatego do sygnału po TES dodaje się trochę sygnału surowego, aby można było widzieć to, co ważne.
Wykrywanie obiektów przez radary z układami TES jest utrudnione przez tak zwane zjawisko ślepych prędkości, czyli prędkości przy których występuje stałe przesunięcie fali odbitej o pełną długość. Dlatego w radarach dopplerowskich cyklicznie zmienia się częstotliwość powtarzania impulsów. Przemienność częstotliwości powtarzania jest jednym z ważniejszych parametrów radarów pierwotnych. Radar kontroli zbliżania ASR-8 ma trzy częstotliwości powtarzania, radar kontroli obszaru AVIA CM ma siedem.

Istnieją radary, w których nie stosuje się klasycznego TES, przede wszystkim radary wykrywania powierzchniowego, używane przez kontrolę lotniska (wieżę). Muszą one widzieć zarówno samoloty lecące, jak i kołujące, pojazdy i wszystko inne na powierzchni lotniska.
Tłumienia ech stałych nie stosuje się także w radarach meteorologicznych.

Do zobrazowania sytuacji radiolokacyjnej stosuje się rozmaite wskaźniki radarowe. Mogą to być znane wskaźniki z okrągłym ekranem i obracającą się linią, kreślącą elementy zobrazowania. Obecnie stosuje się monitory komputerowe o dużej rozdzielczości. W dzisiejszych rozwiązaniach sygnały z odbiornika są obrabiane przez cyfrowy ekstraktor radaru pierwotnego, który wydziela z nich informację użyteczną i przekazuje do komputerowego systemu kontroli ruchu lotniczego. System taki integruje informację radarową pochodzącą z dowolnej liczby radarów (albo innych systemów kontroli) w jeden obraz sytuacji powietrznej. Ideałem jest uzyskanie co najmniej podwójnego pokrycia radarowego na całym obszarze. Radary wojskowe są bardziej zróżnicowane, zgodnie z zastosowaniami, i nieporównanie bardziej skomplikowane; weźmy chociażby sprawy odporności na zakłócenia, mające uniemożliwić obserwację. Specyficzną rodziną wojskowych stacji radiolokacyjnych są radary trójwspółrzędne.

Inną typowo militarną ciekawostką są radary pozahoryzontalne, służące jako czujniki systemów wczesnego ostrzegania Stanów Zjednoczonych i Rosji. Wykorzystują one zjawisko odbicia fal radiowych od jonosfery i refrakcję osiągając zasięg kilku tysięcy kilometrów, daleko poza normalny horyzont radiolokacyjny. Ze względu na swój specyficzny sposób działania widzą cokolwiek dopiero powyżej 1000 - 1500 km. Rozdzielczość takich radarów po obróbce komputerowej wystarcza ledwo do stwierdzenia że w kwadracie o boku kilku kilometrów coś się rusza, ale to wystarcza do wykrycia bombowca albo startu rakiety balistycznej.
Co prawda żadnemu politykowi nie udałoby się wmówić komukolwiek że są to systemy nawigacyjne, ale warto o nich wspomnieć ponieważ znalazły ciekawe zastosowanie cywilne. Otóż południowy łańcuch amerykańskiego systemu wczesnego ostrzegania wspomaga walkę z przemytem narkotyków z Ameryki Południowej.