Każda stacja radiolokacyjna potrafi wykryć chmurę lub strefę opadów deszczu, śniegu lub gradu. Przy pomocy dopplerowskiego radaru meteorologicznego można określić prędkość i kierunek ruchu chmury lub opadów, zawartość wody i jej właściwości fizyczne na różnych wysokościach. Można też zmierzyć powierzchnię, podstawę i pułap chmur oraz wykryć wyładowania atmosferyczne i niejednorodności ruchów powietrza. Przez obserwację tych wszystkich czynników określa się miejsce i wysokość występowania zjawisk niebezpiecznych dla statków powietrznych, takich jak uskoki wiatru, turbulencja czy oblodzenie.

Podstawową cechą, wyróżniającą radar meteorologiczny jest charakterystyka kierunkowa, czyli kształt emitowanej wiązki fal radiowych, i sposób przeszukiwania przestrzeni.
Otóż radary te emitują wiązkę "ołówkową" o rozbieżności mniejszej od 1° w pionie i w poziomie. Oznacza to, że w odległości 1 km od radaru wiązka ma średnicę około 15 m, a w odległości 100 km - 1500 m. Wiązka porusza się po linii śrubowej - Zaczyna od elewacji kilku stopni ponad horyzont, a każdy następny obrót odbywa się przy coraz większym kącie. Przyrost kąta elewacji wiązki jest tak dobrany aby zapewnić dokładną obserwację jak największej części górnej półsfery. Tak zwany "stożek martwy" nad stacją jest ograniczony do minimum.
Charakterystyczna dla stacjonarnych radarów meteorologicznych jest ich cykliczna praca. Cykl pracy trwa kilka minut i jest ponawiany w zależności od pogody - co 5 - 10 minut w przypadku obecności frontów burzowych czy innych interesujących zjawisk, do godziny lub rzadziej przy braku zachmurzenia.

Większość radarów jest przeznaczona do wykrywania "twardych" obiektów punktowych, natomiast meteorologiczne służą do pentracji atmosfery - mają wyróżnić przestrzenne obiekty, nieco różniące się właściwościami od otaczającego powietrza. Nie potrzeba do tego wiele; wąska wiązka antenowa charakteryzuje się dużą koncentracją energii, dlatego moc nadajnika z reguły nie przekracza 300 watów. Na podstawie pomiaru odbitej mocy i odległości od obiektu radar określa jego odbiciowość. Reszta jest sprawą interpretacji i zobrazowania.
Wstępna interpretacja jest przeprowadzana przez system komputerowy. Polega ona na stworzeniu przestrzennego modelu atmosfery i sprytnym przetłumaczeniu odbiciowości i prędkości wyodrębnionych obiektów na konkretne parametry meteorologiczne.
Dla dalszej interpretacji, przeprowadzanej przez człowieka, ważne są funkcje układów zobrazowania. Oprócz prostego wyodrębnienia kolorami obszarów o różnych właściwościach, ważne są funkcje zobrazowania sytuacji na różnych wysokościach, czyli przekrojów poziomych i pionowych. Najczęściej wykorzystuje się zobrazowanie przekroju poziomego, określane jako CAPPI (Constant Altitude Plan Position Indicator).
System musi mieć możliwość śledzenia próbek atmosfery, zaznaczonych przez operatora, i określania ich prędkości liniowych i kątowych, oraz porównywania zapamiętanych obrazów.
Często systemy interpretacji i zobrazowania łączą się z systemami wspomagania prac naukowych, potrafiącymi gromadzenić i organizować dane, tworzyć symulacje, itp. A to już inny świat - przecież meteorologia, obok chiromancji i radiestezji, jest jedną z podstawowych nauk ścisłych.

Radary dostarczają dużej ilość danych, będących podstawą do opracowania precyzyjnej prognozy pogody na najbliższy czas. Dla uzyskania pełniejszej osłony meteorologicznej pożądane jest pokrycie zasięgiem obserwacji jak największego obszaru. Pojedyncza stacja zapewnia pokrycie w promieniu 150 - 200 km. W tym konkretnym przypadku zwiększanie zasięgu samego radaru nie ma żadnego sensu. Znacznie lepszym rozwiązaniem jest budowa sieci, złożonej z wielu stacji, środków telekomunikacyjnych oraz komputerowego systemu zbioru i obróbki danych.
W rejonach często nawiedzanych przez zjawiska pogodowe o charakterze katastrofalnym sieci takie są wprost niezbędne. Istotne jest również zbieranie informacji długoterminowych, takich jak częstotliwość występowania zjawisk pogodowych w danym rejonie, ich typowy przebieg, itd.

Radary nie zastępują tradycyjnych pomiarów synoptycznych, prowadzonych przez sieć załogowych lub automatycznych posterunków meteorologicznych. Ciągła obserwacja radarowa, połączona z danymi z satelity geostacjonarnego, jest bezkonkurencyjna w prognozowaniu na kilka do kilkunastu godzin oraz ostrzeganiu przed groźnymi zjawiskami atmosferycznymi, co ma szczególne znaczenie dla lotnictwa. Dane z obserwacji radarowych są trudne (lub nawet niemożliwe) do uzyskania metodami tradycyjnymi, przez co są niezwykle przydatne dla badań naukowych. Poza tym jest niezwykle skuteczna w wykrywaniu zjawisk o charakterze krótkotrwałym czy lokalnym (np. uskoki wiatru !), które mogą być przez zwykłą sieć przeoczone.